隨著我國造船、橋梁、壓力容器、輸送管道、建筑等制造工業和焊接自動化技術的迅猛發展，對焊接結構件的需求量呈逐年快速上升，同時對焊接結構件的性能要求越來越高，由此對焊接用鋼的化學成分、組織狀態等也提出了更高的要求。為了更有效控制焊接用鋼的組織和性能，有必要研究其熱變形的行為，以便為焊接用鋼在熱軋過程中通過合理的熱軋工藝制度而提高強度、提高塑性、改善拉拔性能 ^[1]。焊接用鋼BH08G是目前寶鋼高線生產的焊接用鋼的主要產品之一， 目前BH08G鋼的研究主要在熱處理工藝或組織性能的研究，而該鋼在高溫變形的動態再結晶行為及其動力學參數研究工作目前還未見系統的報道。為此本文研究BH08G鋼在不同形變條件下的熱變形行為及其動態再結晶過程的各種動力學參數，能為數值模擬提供依據，同時可以提供合理的熱塑性成形工藝，改進材料的微觀結構，提高產品力學性能。

  1、BH08G鋼熱變形行為實驗研究方法

  熱壓縮試驗試樣BH08G取自寶鋼高線的退火態線材，其化學成分(質量分數)為：0.077C、0.258Si、1.59Mn、0.34Mo、0.123Ti、0.011P、0.025S 。試樣直徑為φ10 mm，長度為12 mm，在Gleeble-1500熱模擬試驗機上進行等溫壓縮變形。BH08G鋼的試驗工藝如圖1所示，應變速率 分別為 0.10 、5.0 和 10 (1/s)，形變溫度T分別為 950、1000 和1050 ℃，最大相對應變為 70%．試樣以10 ℃／s的加熱速率加熱至1200℃，保溫5 min，然后以 5 ℃／s的速率降溫至形變溫度，保溫15 S 以消除試樣內部的溫度梯度，最后在變形溫度下等溫變形。所有試樣在變形結束后迅速淬火，在變形過程中，用石墨片潤滑以減小壓頭與試樣之間的摩擦作用。

   2、實驗結果分析與討論

   2．1  BH08G焊接用鋼形變溫度及應變速率對流變應力的影響

   圖2所示為BH08G焊接用鋼在不同變形溫度T和應變速率 下的高溫應力一應變曲線。由圖可見，當應變速度 較低( =0．1  1/s )時，σε曲線均出現峰值 (見圖2(a))，屬動態再結晶型；而當 達到 5 (1/s) (見圖2(b))時，只在變形溫度 T >1000℃時，材料才在變形時發生動態再結晶，T 低于950℃時， σε曲線不出現峰值，材料在變形過程中只發生動態回復，而不發生動態再結晶； 當 升高到10（1/s）時，即使 T 升高到950℃， σ—ε 曲線亦不出現峰值(見圖2(c))，仍屬動態回復型．這一結果表明， 較低時，材料中的儲存能較高，從而有利于材料在熱變形過程中發生動態再結晶，且隨T的升高，峰值應力下降(見圖2)，即T愈高，愈有利于動態再結晶。在生產中，通過升高T 并降低 ，可使材料迅速達到動態再結晶狀態，從而有利于變形金屬的晶粒細化。一般認為，具有動態回復機制的流變應力曲線可分為兩種情況：① 當加工硬化和動態回復基本達到平衡時應力趨向恒定值；② 動態回復發生后，仍有加工硬化，σε曲線的最后階段仍呈上升趨勢．由圖2(b)、(c)可見，當T ≤ 950℃，且 >5（1/ s） 時，曲線為典型的加工硬化和動態回復基本平衡類型。

2．2  BH08G焊接用鋼形變激活能及峰值應力的確定

在熱變形過程中高溫屈服應力決定于變形溫度 T 和應變速度 ,該關系可以用如下蠕變方程表示 ^[2-4]:

式中：Z 為 Zener—Hollomon參數(溫度補償的應變速率因子)Q 為形變激活能，反映材料熱變形的動態再結晶難易程度T 為變形溫度（K）R 為氣體常數f(σ)為應力函數為變形速率（1/S）當變形溫度T愈低、變形速率 愈大時，Z值變大，動態再結晶開始的變形量和動態再結晶完成的變形量也變大，也就是說需要一個較大的變形量才能發生動態再結晶。分析表明 ，峰值應力 、穩態應力和任意應變時刻對應的流變應力都符合式(1)，f(σ)有兩種表示形式：

式中： 、 、 為常數， n為應力指數。一般認為，式（2）適用于應力較高的熱變形，式（3）適用于應力較低的熱變形，兩式如應用于不合適的應力條件，則會造成較大誤差。通過對多組試驗數據的分析，對于寶鋼高線的軋制條件的熱變形工藝狀況，用式（2）計算BH08G焊接用鋼形變激活能是比較適合的。式（3）中的 一般認為是穩態應力 ，但由于 的精度受測量精度的影響較大，故一般用峰值應力 代替 。所以Z因子與峰值應力 的關系可以表示為：

由BH08G焊接用鋼的高溫應力—應變曲線上采集 、 、 值，對（6）式進行線性回歸，從而確定其中的參數 、 、 。這樣可以求得BH08G焊接用鋼動態再結晶的形變激活能 ，而 ， （MPa-1）。所以：

在本文的研究條件下，BH08G焊接用鋼的

2．3  BH08G焊接用鋼峰值應力 、應變 、動態再結晶臨界應變 和完成應變 與 的關系 ^[5-7]

為了進一步確定變形參數與 Z 因子的關系，建立峰值應力 、應變 、動態再結晶臨界應變 與Z 因子的關系，便于軋制生產中對BH08G焊接用鋼的動態再結晶進行有效的控制。根據應變 與Z 因子的實驗關系曲線（如圖3所示）和峰值應力 與Z 因子的實驗關系曲線（如圖3所示），回歸出它們之間的關系。

根據動態再結晶完成應變 與Z 因子的實驗關系曲線（如圖4所示），回歸出它們之間的關系。

焊接用鋼的動態再結晶完成應變 與ln(Z) 因子的關系為：

從圖3、圖4看出，峰值應力 、應變 、動態再結晶臨界應變 和動態再結晶完成應變 與 的關系見， 與lnZ基本上是線性關系，并且隨lnZ增加而增大。隨著變形溫度的升高和變形速率的減小，Z因子值降低，動態再結晶的臨界應變量 和動態再結晶的完成應變量 也逐漸減小，即容易發生和完成動態再結晶。

2．4  BHO08G鋼的動態再結晶狀態圖

確定BHO08G鋼動態再結晶開始的臨界應變 、動態再結晶的完成應變量 對實際生產應用是很重要的，它們對建立BHO08G鋼動態再結晶動力學方程也有著重要的意義。根據前面的實驗回歸建立的BHO08G鋼動態再結晶開始的臨界應變 、動態再結晶的完成應變量 與Z因子的關系，可以建立BHO08G鋼動態再結晶狀態圖（如圖5所示）。

由圖5可見，隨著 Z因子的降低，發生動態再結晶的臨界應變降低。圖中還標出了不同熱變形條件下奧氏體所處的組織狀態，其中，A 區為完全動態再結晶區；B 區為部分動態再結晶區；C區為未發生動態再結晶區，即加工硬化區。動態再結晶狀態圖能衡量不同形變條件下鋼中動態再結晶進行的程度。通過應變速率和變形溫度對變形機制產生影響的分析，升高變形溫度和降低變形速率均有利于變形過程中發生動態再結晶，從而有利于變形晶粒的細化，改善材料的機械性能。

3、結論

3）建立BHO08G鋼動態再結晶狀態圖，可以確定不同形變條件下鋼中動態再結晶進行的程度和奧氏體所處的組織狀態。

（4）在寶鋼高線的實際生產中，BH08G焊接用鋼線材軋制時的粗軋變形溫度為980—1050℃，應變速率為10（1/s）以下，道次變形量不小于30%，因此BH08G焊接用鋼在上述工藝條件下可以發生和完成動態再結晶。而予精軋和精軋變形溫度為930—980℃，盡管應變速率大于10（1/s），但由于軋制道次之間的間隙時間很短，可以抑制靜態回復和再結晶，獲得較大的累積形變儲能而引發動態再結晶，從而有利于變形晶粒的細化，改善材料的機械性能。