操纵轧制过程的基础道理09797[精彩].doc

《操纵轧制过程的基础道理09797[精彩].doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、控制轧制过程的基木原理历史背景历史上，碳是提高钢的强度的最重要的化学元素，但碳对许多工艺性能如焊接性能、成型性能有不利的影响。因此用碳强化的钢的应用受到限制。为了保证钢结构的安全性，要求钢的强度和韧性达到优良的配合，这种含碳较高的钢往往要进行成本高的热处理，如淬火加回火。为了扩大成本低的高强度钢的应用，物理冶金学家们建议用其它强化机制来替代碳的强化。图1显示，根据CT"?规律⑵，晶粒细化是同时提高强度和韧性的最有效的方法。控制轧制工艺是达到此H的的工业技术，该技术把成型过程与显微组织的控制过程结合起来。Effectofdiffer

2、entStrengtheningMechanismsonTransitionTemperature均热温度为了使加热工艺易于进行，传统方法是采用较高的均热温度。因此，轧制工艺从钢坏加热开始就要控制晶粒尺寸，而且其效果是明显的。人们知道，奥氏体晶粒长大与均热温度决定于均热吋要求产生的冶金反应，即使微合金化元索溶于固溶体，其原因将于下面得到解决。对于钢种而言，最低的均热温度决定于觇、碳含量。如图2所示,对于0」0%C、0.03%Nb.的钢来说，其最低均热温度为1150°Co二ua-u3厶■a一刍一OSSolutiilitiiofnio

3、liiunicarliideMintniobiunolioniMileInlom-carbon-sreels形成非常稳定的TiN,如图3⑶所示，它可在相当高的均热温度下控制奥氏体晶粒尺寸。另外钛还可以夺走Nb(C、N)相屮的N,形成的NbC化合物更易溶解。在钢屮一般氮含量的情况下，Ti的最佳含量，即化学比含量，一般很低，低于0.02%。log(Nb)(C)=2.96-7510/T...NordbergandAronssonlog(Nb)(C+12/14N)二2.26-6770/T...IrvineMOo陨)1(0。ia»Tempg

4、rihreio*CiKltilte(ralo4rou^ChncterlsNcs再结晶控制轧制钢在热变形过程屮发生再结晶。控制这一过程使其发生多次再结晶可导致有效晶粒细化。应当注意每道次轧制应采用的最小变形量，否则将会发生晶粒长人,如图4⑷所示。HecmstallizedRusteniteGrainSizeinPrerollingofHicroalloiiedStell图5(5)显示出一种典型的轧制制度可获得大约50um的平均晶粒尺寸。在有枫微合金化的情况下，可以得到更细小的晶粒尺寸。这是因为扩散控制的过程，如道次间的晶粒长大，由于

5、锯原子的直径比Y・Fe原子大15.2%,扩散过程受到很大阻碍。EvaluNonofMicrostructureduringPrerolling[9passesi1ST.TotolReHctioiifSlabThickiessfrom258te55nni]变形前的奥氏体晶粒愈小，轧制温度愈低，每道次变形量愈大，最终再结晶后的晶粒尺寸愈小。文献[6]表明，如果最后三道次变形至少约25%,大于图5报道的15%,再结晶控制轧制的25min板可以获得20um的细小的奥氏体晶粒。热机械加工工艺如果变形温度很低以至于不能发生再结晶，奥氏体晶粒则

6、变为仲长的晶粒。合金兀素含量较高的钢种，其再结晶的温度较高。在这一方面，碳、氮化物形成元素，即使含量很少，也是非常有效的，而霰是最有效的兀素。图6⑺表明，仅含0.03%'b的钢，在温度低于950C时，经每道次标准变形量的轧制后，不会发生再结晶。h三u=s三mlHIUM二X-S2as=Ea»a二S一nllElllunllwInitialsoluFecontentInuielgtlitRetflfdaNonofBusteolte-RecmslalllzaNonbi

7、Hicroalloiiing(ifteiL.Ciddf]这里有两个方面

8、的原因⑻：首先，固溶态下铠原子在某种程度上会推迟再结晶的发生；还有，觇在这样一种位错多的组织屮将以碳化物或碳氮化物形式快速析出。这些应变诱导析出的粒子最终完全抑制了再结晶的发生。图7说明了这一原理。a=««dllla-——InterachonbehueenRecri(shllizdionRandPrecipitahonp[sctiemabcdllii]奥氏体/铁素体转变在纯净钢屮，在奥氏体向铁素体转变时，最合适的形核位置是奥氏体晶粒边界。为变形奥氏体向铁素体转变时，晶粒内部的位错带也可成为形核位置。形核后，铁素体晶粒长大直到晶粒问

9、紧密接触。在一定的冷却温度下，有细小的奥氏体晶粒，特别是拉长的奥氏体晶粒转变成的铁素体晶粒将变的更细，因为奥氏体晶粒表面积与体积之比增加了。己报道过-•些描述铁素体晶粒尺寸的回归公式。就实际的轧制条件和空冷而言，一个相当简单的关系式，即铁索体的晶粒