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中北大学2007届毕业论文
通常临界流变应力:。与位错密度的关系为
因此结合式
可如下计算再结晶晶粒生长的速度v
式中m为运动率;p为驱动力。将式(2-8)至(2-10)代入式(2-11)整理后，对周期性动
态再结晶可得
式中常数Kpt为
而对连续性动态再结晶则有
由此可见，当变形速度s升高或晶界运动率m降低(如因温度降低或合金元素含量升高造成)时，易于造成连续性动态再结晶，反之则易成周期性动态再结晶。
需要说明的是，至今为止尚没有一个完整的动态再结晶理论能够同时描述动态再结晶所有的规律。人们今天仍在进一步研究动态再结晶理论，希望能够预测临界位错密度，并能断定不同材料发生动态再结晶的条件和过程[27] [28]。 2.2模型材料 2.2.1概述
普通质量非合金钢是指不规定生产过程中需要特别控制质量要求，但化学成分和力学性能必须保证在规定范围内，杂质（主要P、S等）必须在规定范围内。普通质量非合金钢合金元素只含碳，不含其他合金元素，也叫普通碳素钢。由于不含
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其他合金元素，工艺简单成本低、应用也较广，主要用于生产板、带、型等普通构件，大多不经热处理直接使用。
碳素结构钢是钢中应用最多的、数量最大的。常轧制成板材、型材及异型材，一般不需要经热处理直接使用。用于一般结构和工程。钢的牌号由代表屈服点的字母（Q）、屈服点数值、质量等级符号（A,B,C,D）、脱氧方法符号等四部分按顺序组成。GB/T 700—1988中的Q235就是一种常用的碳素结构钢。
普通质量非合金钢是以碳素结构钢为主，与优质碳素结构钢相比，对碳含量、性能范围以及磷、硫和其他残余元素含量的限制较宽。YB/T 151《普通碳素钢钢号和一般技术条件》中规定，把普通碳素钢分为三类：甲类钢（A类钢），只保证力学性能，不保证化学成分；乙类钢（B类钢），只保证化学成分，不保证力学性能；特类钢（C类钢），既保证化学成分，又保证力学性能。特类钢常用于制造较重要的结构件。经过修改后的GB/T 700—1988《碳素结构钢》中取消了此前规定的甲类钢、乙类钢、特类钢分类方法，改为按质量等级分为A、B、C、D等四个等级，与国际标准接轨，在保证力学性能的同时放宽成分限制。
非合金结构钢主要为碳素结构钢，它是占钢铁产量最大、品种最多、用途最广的钢种，是当前工程结构大量使用的主要原材料。据统计碳素钢占钢铁总产量约70%，碳素结构钢占碳素钢产量的绝大部分。 2.2.2合金元素对Q235钢组织性能的影响[29]
碳素钢中的基本元素是铁、碳、硅、锰、磷、硫。铁元素为基本元素。 碳元素为碳素结构钢中重要元素，材料性能基本上由碳含量决定，当钢的组织相同时，其强度随碳含量的增加而提高，其塑性和韧性则降低。钢中的组织成分随碳含量的不同而改变。对于碳素钢碳含量（质量分数）为0.8％时热轧和正火后组织全部是珠光体；碳含量超过0.8％的钢组织为二次渗碳体和珠光体；碳含量小于0.8％的钢的组织由先共析铁素体和珠光体组成，成为亚共析钢。普通碳素结构钢的碳含量小于0.38％为亚共析钢。对于亚共析钢，钢的硬度和强度几乎是随碳含量呈直线变化。碳的增加焊接性能显著下降，同时还会增加钢的冷脆性和时效敏感性，降低钢的抗大气腐蚀能力。
硅的脱氧能力比锰还要强，在常用的脱氧元素中仅次于铝，炼钢过程中硅铁是常用的脱氧剂。硅几乎全部溶于铁素体从而提高钢的强度、硬度、弹性，降低塑性、
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韧性，硅可以显著提高抗拉强度，小幅提高屈服强度。碳素钢硅含量（质量分数）通常小于0.35％。少部分硅元素存在于硅酸盐夹杂中。少量的硅仅作为杂质存在时对碳钢的性能作用不显著。硅提高钢的时效敏感性，提高韧脆转变温度。硅能提高抗氧化能力和抗腐蚀能力。
锰是在炼钢时用锰脱氧和脱硫而残存在钢中的元素。一般认为锰是有益元素。锰大部分溶于铁素体，形成置换固溶体使铁素体强化；一部分锰溶于Fe3C中，形成合金渗碳体；锰还能增加珠光体的相对量，并使珠光体变细，这都会使钢的强度增加。锰与硫有很强的结合力，生成的MnS能减轻硫的有害作用，在普通碳素结构钢中需要留有一定的锰（一般锰含量为0.25％～0.80％），同时锰还有提高钢的淬透性作用。可以提高钢材强度，当锰含量降低，只作为杂质元素时对强度影响不显著，对焊接性能影响不大。锰使钢的抗腐蚀能力减弱。
磷是一种有害元素，是炼钢中带进来的杂质，磷在钢中可以全部溶于铁素体提高铁素体强度，但是由于碳元素的存在使磷的溶解度急剧下降，磷在钢中的扩散速度很慢，有可能在铁素体晶界上出现磷化铁薄膜，造成钢的脆性剧增，这种现象称之为“冷淬”，一般需要严格控制磷含量。磷在易切削钢中含量提高到0.08％～0.15％可以显著改善钢的易切削性能，当磷含量在0.1％时就能改善建筑钢的抵抗大气腐蚀能力。磷使屈服点和屈强比显著提高，使塑性和韧性恶化，对焊接有不利影响。普通碳素结构钢中磷的含量国标规定不大于0.045％，对钢的性能没有显著影响。
硫在钢中是有害杂质。硫不溶于铁，而以FeS形式存在，与Fe形成共晶，分布于奥氏体晶界上，其熔点为989℃。高温（1000～1200℃）热加工时发生熔化，使钢材变脆，成为“热脆”，需要严格控制硫含量。当硫含量在0.08％～0.20％时可以大幅改善钢的切削性能，发展成为含硫易切削钢。普碳钢国标规定硫含量不大于0.05％。硫与锰结合形成硫化锰，一部分进入渣中，少部分残留钢中，形成夹杂物。硫化锰熔点1620℃，加热时不容易熔化，但对硫也必须控制在规定范围内，控制硫化物数量以免影响钢的性能。
氮主要是在炼钢过程中从周围气氛中吸入钢液中。其残存的含量与钢的冶炼方法有关。氮可以固熔在铁素体中，氮和碳一样以间隙形式固熔，一起使低碳钢出现屈服点。氮在铁素体中的溶解度与温度有直接的关系，在590℃时溶解度（质量分数）最大，可达0.115％。到室温时溶解度仅为10－5％～10－4％。在快冷条件下，
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即使是普碳钢，氮在铁素体中也可以过饱和溶解。在以后的使用中钢件被加热到200～250℃，就会发生时效反应，在铁素体中析出氮化物，使钢的强度升高，塑性和韧性明显降低，形成所谓的“蓝脆”。此外，当钢中氮含量高时，会导致宏观组织疏松，甚至出现大量气泡。
氢主要在钢的冶炼过程中从潮湿的空气中吸收或从含水的炉料中带进钢液中。此外，钢材在含氢的还原性保护气氛中加热，或者钢板酸洗或在酸性液中电镀时，甚至在氢气氛中长期使用，氢都可能吸收并扩散到钢的内部。正常条件下普碳钢的氢含量（质量分数）约为2×10－4％～4×10－4％。氢为间隙固溶在铁素体中，溶解度很小。因此，正常含量条件下氢对普碳钢组织和性能没有影响。如果氢含量过量，则可能产生“氢脆”现象，使钢的伸长率和断面收缩率显著降低，并造成断裂。氢对焊接性能的坏影响是“氢脆”作用的结果。
氧元素是冶炼过程中不可避免的夹杂元素。大部分以氧化物的形式存在。固溶态的氧非常少，500℃条件下，铁素体中的溶解度（质量分数）仅为0.001％。无论固溶态的氧还是氧化物形式的夹杂均对钢材产生十分不利的影响。
铜不是钢中的常存元素，是随着含铜铁水或废钢进入钢液。室温时铁素体中固溶的铜含量（质量分数）为0.2％，超过部分以自由态存在钢中。固溶态铜对钢的组织和性能没有影响。铜含量超过0.6％时会使钢出现热敏感性。铜含量大于0.75％时，经时效处理可产生沉淀硬化。铜可以提高钢的抗大气腐蚀性能。铜还可以改善钢水的流动性。不利的方面是含铜钢在热轧时会出现表面鱼鳞状开裂[30]。 2.2.3化学成分[24]
元素 百分比含量
2.2.4物理性质[25] [26]
密度：7850Kg/
温度℃ 杨式模量MPa
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C 0.14~0.22 Mn 0.30~0.65 Si 0.30 S 0.050 P 0.045 起始屈服强度：1000MPa 泊松比：0.32
-100 2.17E5 1500 6.944E4