钢的强韧化机理及在热轧板带钢生产中的应用

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1、钢的强韧化机理及其在热轧板带钢生产中的应用郭雅楠2013.7.0513目录目录I1.钢的强韧化机理11.1钢的强化机制11.1.1固溶强化21.1.2形变强化21.1.3沉淀强化与弥散强化21.1.4细晶强化21.1.5亚晶强化31.1.6相变强化31.2材料的韧性31.2.1韧性的定义及表示31.2.2钢的韧化方法42.控制轧制和控制冷却技术62.1控制轧制62.1.1控轧轧制定义62.1.2控制轧制工艺62.1.3控制轧制特点62.2控制冷却73.钢的强韧化在热轧板带钢生产中的应用73.1热轧带钢用途分类73.2热轧带钢工艺流程83.3再结晶控制轧制103.4单相强制对流

2、换热形式的冷却技术113.5加速冷却113.6生产实例—水电站用高强压力钢管用钢123.7生产实例—含铌微合金化热轧多相钢的控轧控冷工艺133.8小结134.结论14参考文献14131.钢的强韧化机理材料通常通过各种指标来确定它的加工性能和使用性能，对于钢材来说，力学性能是其最基本、最重要的，其中强度性能居首位。同样，我们不能忽视韧性性能，这方面的指标和强度性能指标息息相关，研究某材料的力学性能的时候通常将二者一同考虑。结构钢材的最新发展方向就是要求材料的强度、韧性等方面有较好的结合，控轧控冷工艺满足这一要求。下面给出几个定义。1.强度强度是工程结构用钢的最基本的要求。强度是

3、指材料对塑性变形和断裂的抗力，用给定条件下所能承受的应力来表示。2.强度指标屈服强度σs和抗拉强度σb是强度的主要指标。还包括抗压强度、抗剪强度、疲劳强度、蠕变强度。3.强化通过合金化、塑性变形和热处理等手段提高金属强度的方法称为金属的强化。4.韧性韧性是材料塑性变形和断裂全过程中吸收能量的能力。金属的韧性随加载速度的提高、温度的降低、应力集中程度的加剧而下降。5.韧性指标材料的冲击韧性指标主要是冲击功，即缺口冲击韧性Ak（J）或ak（J/cm2）值，和韧脆转变温度Tc。6.韧化断裂韧性是材料的一种性能，它取决与材料的组织结构。1.1钢的强化机制通过合金化、塑性变形和热处理等

4、手段提高金属材料的强度，称为金属的强化。所谓强度是指材料对塑性变形和断裂的抗力，用给定条件下材料所能承受的应力来表示。随试验条件不同，强度有不同的表示方法，如室温准静态拉伸试验所测定的屈服强度、流变强度、抗拉强度、断裂强度等；压缩试验中的抗压强度；弯曲试验中的抗弯强度；疲劳试验中的疲劳强度；高温条件静态拉伸所测的持久强度。每一种强度都有其特殊的物理本质，所以金属的强化不是笼统的概念，而是具体反映到某个强度指标上。一种手段对提高某一强度指标可能是有效的，而对另一强度指标未必有效。影响强度的因素很多。最重要的是材料本身的成分、组织结构和表面状态；其次是受力状态，都会表现出不同的强

5、度；此外，试样几何形状和尺寸及试验介质也都有很大的影响。1.1.1固溶强化融入固溶体13中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。影响因素：溶质原子的原子分数越高，强化作用也越大；溶质原子与基体金属的原子尺寸相差越大，强化作用也越大；间隙型溶质原子比置换原子具有较大的固溶强化效果，且由于间隙原子在体心立方晶体中的点阵畸变属非对称性的；溶质原子与基体金属的价电子数目相差越大，固溶强化效果越明显。1.1.2形变强化在金属的整个形变过程中当外力超过屈服

6、强度后，要塑性变性继续进行必须不断增加外力，从而在真实的应力-应变曲线上表现为盈利不断上升。形变强化形变强化，即加工硬化。1、形变强化可以提高金属强度，它和合金化、热处理一样，也是强化金属的重要手段。2、形变强化还可以使金属具有偶然的抗超载能力，一定程度上提高了构件在使用中的安全性。3、形变强化是工件能用塑性变形方法成型的必要手段。1.1.3沉淀强化与弥散强化合金通过相变得到的合金元素与基体元素的化合物会引起合金强化，为沉淀强化，弥散强化则是机械混掺于基体材料中的硬质颗粒引起的强化。两者的区别是沉淀强化中沉淀相和基体有化学交互作用，而弥散强化沉淀相和基体无化学交互作用。沉淀强

7、化的机制是位错和颗粒之间的相互作用。在外力的作用下，运动位错遇到第二相硬质点时的运动方式有两种，1.对提高强度有积极作用的绕过过程；2.对提高强度作用较小的切割、剪切过程。它们都会增加运动阻力，可以提高材料的强度。1.1.4细晶强化在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。这是因为细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行，塑性变形较均匀，应力集中较小；此外，晶粒越细，晶界面积越大，晶界越曲折，越不利于裂纹的扩展。Hall-Petch公式根据位错理论计算可得到屈服强度与晶粒