随着科技的进步,各行各业蓬勃发展,对钢铁的需要与日俱增。不同行业对钢铁材料的使用性能提出了不同的要求。钢铁材料在以“洁净化、均质化、细晶化”的思路朝着巨型化和微型化的方向发展。采用物理或化学的方法可以提高材料某方面的性能,而细晶强化是目前唯一一种可以在提高材料强度的同时,塑韧性不降低或者略微降低的最佳强化机制。利用该技术,可以降低结构钢的成本,甚至可以替代一些合金钢。本文通过理论分析和实验,对20Cr钢在热塑性变形过程中晶粒细化行为进行了深入的研究。分析了一些工艺参数在变形过程中对晶粒细化的影响,探讨了晶粒细化的机理,并对变形过程中的热力学及动力学进行了分析。为超细晶低碳钢和低合金钢在轧制生产或零件锻造生产提供参考。主要结论如下:(1)在研究变形温度对形变诱导铁素体相变的影响时发现,温度超过相变的温度范围后,在压缩过程中相变不会发生;在温度范围内,晶粒在温度降低的过程中逐渐细化,当达到一定程度后,再降低温度,细化效果不显著;铁素体的体积分数逐渐增加,当到达750℃后,带状组织的出现使铁素体的体积分数有所降低。(2)形变诱导相变的发生需要一定的应变量。相变后铁素体体积分数在应变量增大的过程中而增多,而晶粒尺寸会稍微的增大。(3)在低温,小的变形速率会使组织出现带状组织。在变形速率增加的过程中,带状组织逐渐消失,铁素体的转变量增加,晶粒逐渐被细化。晶粒细化到一定数量级后,继续增加变形速率,晶粒尺寸几乎不变。(4)不同温度奥氏体化后的20Cr钢在经过压缩变形后所得的组织存在着一定的差异,但差异不大。相变后的晶粒尺寸几乎不受奥氏体化温度的影响,而在较低奥氏体化温度后变形获得的铁素体的体积分数较大。(5)20Cr钢的应变诱导相变机制为动态再结晶和扩散相变共同作用。