利用连续的等通道转角过程加工钢板外文文献翻译、中英文翻译
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利用连续的等通道转角过程加工钢板Jong-Woo Park , Jin-Won Kim, Young-Hoon Chung韩国科学技术学院,131信箱, 重阳路, 韩国,汉城 摘要:等通道转角挤压试图使低碳钢的粒度改良从一个更低的区域开始。在剪切变形的同时很明显地使晶粒得到细化和pearlite带的消失。纳米大小的微粒渗碳体被观察到了在铁的晶粒内及晶界存在, 强度很明显的增加了。关键词: 钢; 微结构; 相变; ECAP过程1介绍我们知道金属晶粒的改良可是使材料的韧性和强度提高。在钢里面, 良好的晶粒可以由改进生核在受控辗压期间而得到, 并且在这个过程中要求重量的减轻 。为生产厚实的板材, 然而, 相当数量的减少是由板材的最后的测量仪器所限制, 并且良好的晶体结构在常规辗压过程是几乎不可能获得的。强烈的塑料剪变形可能被应用于金属的等通道转角挤压(ECAP),但是它并没有减少厚度, 并且超良好的或纳米大小的晶粒可以由反复的挤压过程所实现。在常规的ECAP过程中,长的板材或板料由于间断性的挤压而不容易得到。最近, 一种独特的等通道转角挤压(ECAR)过程被当前作者的当中一个所提出, 这个方法被证明是非常有效的获得超良好的晶粒和高价值的铝板料。 ECAR过程也许可以被应用于钢板的热挤压过程或者冷挤压过程从而得到良好的晶粒和优良的机械性能。当前工作的目的是研究ECAR 方法的可行性在适当温度下通过剪切变形从而改良低碳钢晶粒的过程中。2. 实验方法一个加工厚实板材的ECAR 装置被设计和制造出来了如图1所示 。ECAR 系统包括了送料辊和ECAR 模具, 并且模具的角度是120度。5 毫米厚度, 10 毫米宽度和120 毫米长度的ECAR 热挤压钢板以由POSCO所提供的0.15C-1.1Mn-0.25Si-0.01Ti-0.03.Al 所构成。平行的栅格被事先雕刻在板材的边缘上以便与加工后对剪切角的测量。样品在900 度的电熔炉中被保持20分钟, 然后进行ECAR过程。在样品,卷,模子在被加热之前要在它们表面涂上石墨基的润滑剂。一个K 类型的热电偶被放置在距离样品头部20 毫米的地方,用来测量在ECAR过程中材料温度的变化。通过使用AIS 2000 用具和Vickers 硬度测试器来进行微凹进测试机械性能。在板材的纵向部分进行Metallographic测试。3%的材料被用来进行光学和扫描电子显微学(SEM) 测试。在Philips CM 30 电子显微镜解答了在双喷气机中的20% 高氯酸的酸和80% 甲醇后,显微学(TEM) 被广泛应用 图1. ECAR 系统概要图。 3. 结果和讨论 经过ECAR 扭屈的栅格样品显示在图2中。为调查变形的方式, ECAR在变形期间被中断, 把被扭屈了的样品和未被扭曲的样品放在一起进行观察。样品的挤出部分的网格图由剪变形而发生了弯曲, 当内部的样品仍然显示了最初的栅格。除了板材的低部显示弯曲的栅格,是由模子 9,10 或模腔 11 引起的几何作用, 最大的几何作用剪角度,倾斜的栅格角度是42度。实验用的剪切角度是接近ECAR 12 中的Al板材剪角度和使用了由Segal和Iwahashi 建议的通过计算等式得出的理论角度 49度。剪角度42度对应于工程学剪张力0.9 和有效的张力0.52 。这些结果都证明 ECAR 过程可适用于钢板, 并且剪变形可以有效地获得。剪切变形的量和强度可以通过调节模具的角度而改变,这些已由Segal 在ECAP 13 中提议 。图2. 样品由ECAR 扭屈的侧视图。 样品在ECAR 期间的温度变化被显示在图3中.在ECAR开始时温度迅速下降, 而在ECAR的结尾时温度迅速上升。温度迅速下降归结于在开始的 ECAR 阶段热传递从热的样品传向冷的设备, 温度的猛增是由样品的剪切变形产生的热量发生绝热热化导致的。变形温度的范围接近或略微高于有类似组成的1019钢的+cementite 区。由于在ECAP之前样品被加热到austenite区,才致使和相向碳体的转变。 图4 显示了传统的热挤压钢板和ECARed钢板的微观显微结构。原始的板材有粗糙的纯铁晶粒平均直径20 lm, 与一个粗糙的被结合的结构,被混合 pearlite 的容量分数大约为15% 。而经过ECAR 以后的样品中, 良好的纯铁晶粒被获得, 并且经常在传统挤压过程中被发现的通过-转变产生的粗糙的pearlite,结构,这种现象在ECAP中消失了。除了一小部份的几乎是大约2-5 lm 直径的纯铁晶体以外, 经过ECAR后大多纯铁晶粒呈现 2-5 lm 的宽度和5-10 lm的 长度。 图5 是一个SEM图片显示了被剪切的纯铁晶粒的一个大部分。多数纯铁晶粒是细长的, 而且倾斜的对着 ECAR 方向, 起因是由于在ECAR过程中产生的剪切变形。图3. 在ECAR 过程期间的冷却曲线。 图4. 光学微结构: (a) 被挤压的板材(b) ECARed 样品。图5. ECARed 样品陈列SEM 图6. ECARed 样品TEM显示渗碳体nano 微粒。 图6 显示了有高密度的细长的纯铁晶粒存在。 相似于铝合金在室温度 8 时的ECAR过程, 和钢在350 19时的ECAR过程, 意味着阶段变革从-发生在ECAR过程中, 并且纯铁期间服从了剪切变形。瘦长的subgrains物质宽度和长度在0.5-1 lm 和 1.5-3 lm的范围 。纳米大小的渗碳体颗粒存在与晶粒和晶界处, 或许对晶粒改良过程中的抑制晶粒长大有作用。一般认为ECAP过程的晶粒改良有以下3个因素:1 增加在ECAR过程中晶界处晶核的密度。 2 通过挤压变形提高晶核的产生率3 通过渗碳体来抑制晶粒的长大表1列出了样品的机械性能,,ECARed 钢的强度和改良后的晶粒有直接联系,如纳米渗碳体和位错密度。4. 总结钢板连续的剪切变形可以由ECAR 过程通过从更低的区冷却而成功地进行。从ECARed 板材测量出的剪切角接近理论上计算值。ECAR过程中发生了钢材晶粒的改良以及pearlite 带的失踪。大多钢材晶粒是细长的, 倾斜地对着ECAR 方向, 是由于在ECAR 过程期间的剪切变形。纳米大小的渗碳体被发现在晶粒中和晶界处存在,它们也许有助于晶粒的改良和抑制晶粒的长大。在产出的样品性能可以看出,材料的性能得到明显的改变,强度增强了超过100%,硬度和极限抗拉强度也有所提高。 出席作者感谢POSCO 为他们提供的财政支持。 参考文献:1 Pickering FB. Physical metallurgy and the design of steels.London: Applied Science Publishers Ltd; 1978. p. 62.2 Tanaka T. Int Metals Rev 1981;4:185.3 Segal VM. Mater Sci Eng A 1995;197:157.4 Valiev RZ, Ivanisenko YV, Rauch EF, Baudelet B. Acta Mater1996;44:4705.5 Low TC, Valiev RZ. JOM 2000;52:27.6 Shin DH, Pak JJ, Kim YK, Park KT, Kim YS. Mater Sci Eng A2002;323:409.7 Nam CY, Han JH, Chung YH, Shin MC. Mater Sci Eng A2003;347:253.8 Lee JC, Seok HK, Han JH, Chung YH. Mater Res Bull2001;36(6):997.9 Park JW, Seo JY. Metal Trans A 2001;32A:3007.10 Seo JY, Kim HS, Park JW, Chang JY. Scripta Mater 2001;44:677.11 Shan A, Moon IG, Ko HS, Park JW. Scripta Mater 1999;41:353.12 Chung YH, Ahn JP, Kim HD, Hwang BB, Engler O, Huh MY.Mater Sci Forum, V 2002;408412:1495.13 Segal VM, Reznikov VI, Drobyshevskiy AE, Kopylov VI. RussMetall (Metally) 1981;1:99.14 Iwahashi Y, Wang J, Horita Z, Nemoto M, Langdon TG. ScriptaMater 1996;35:143.15 USS, isothermal transformation diagrams, 3rd ed. United StatesSteel; 1963. p. 17.16 Zrnik J, Kvackaj T, Sripinproach D, Sricharoenchai P. J MaterPro Tech 2003;133:236.17 Bakkaloglu A. Mater Lett 2002;56:200.18 Hong JW, Kim SY, Kim YG, Kang KB. Mater Sci Eng1983;61:275.19 Shin DH, Kim BC, Kim YS, Park KT. Acta Mater 2000;48:2247.
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