钢材控制轧制和控制冷却技术课件.ppt

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1、钢材控制轧制和控制冷却技术东北大学郭长武一、控制轧制在热轧过程中通过对金属的加热制度、变形制度和温度制度的合理控制，使塑性变形与固态相变结合以获得细小的经理组织，使钢材具有优异的综合力学性能（强度、韧性和焊接性能等）的轧制工艺。二、控制冷却控制轧后钢材的冷却速度以达到改善组织性能的目的。三、控轧控冷工艺优点1、控轧2、控冷§1控制轧制与控制冷却§2控轧控冷理论一、钢的强韧化1、钢的强化机制（1）固溶强化（）通过添加溶质元素（以点缺陷形式）使基体强化（改变化学成分）合金含量%合金含量%合金含量%§2控轧控冷理论（2）位错强化加工硬化是位错强化的外部表现（3）沉淀强化低合金钢中加入微量Nb、V、

2、Ti等元素，可形成碳化物、氮化物或碳氮化物，在轧制时或轧后冷却时，它仍析出——第二相沉淀强化（4）晶界强化晶粒越细小，晶界相对越多，晶界对为错的运动的阻力越大。霍尔—佩奇公式：（5）亚晶强化（6）相变强化（7）二、钢的韧化1、影响韧性的因素（1）成分一般的，加入合金元素会使材料强度提高，但由于基体内缺陷增加，而会使塑性和韧性降低。（2）气体和夹杂物（3）加工工艺§2控轧控冷理论2、强化机制对韧性的影响（1）固溶强化（2）位错强化。对塑性和韧性双重影响（3）沉淀强化（4）晶界强化细小均匀的晶粒既可提高强度又可改善塑性和韧性——是控轧的基本目标。（5）相变强化3、冷脆系数表示各强化机理和成分对强

3、度和韧性的影响表示有提高脆性断裂的倾向§2控轧控冷理论三、热变形时钢的奥氏体变形与再结晶1、热变形时钢的再结晶高温A体区变形的钢，加工硬化与高温动态软化（动态回复和动态再结晶）同时进行。2、热变形间隙时间内A体再结晶（1）在道次间或加工后，A体区冷却时将发生静态回复、静态再结晶和亚动态再结晶。（2）各因素对A体平均晶粒尺寸的影响①原始晶粒大小：原始晶粒越细，再结晶后晶粒也越细。②变形量：在一定轧制温度下，变形后A体晶粒尺寸随变形量增大而减小。但大压下率部分的晶粒细化效果减弱，60%压下率甚至于没有细化作用，其极限植为20～40§2控轧控冷理论③变形温度晶粒大小是变形温度的弱函数，且取决于A体

4、再结晶情况。④变形速度：与温度同样效果。⑤变形后停留时间既会增加A体再结晶数量又会使再结晶A体晶粒长大。⑥微量元素微合金元素在钢中以C和N化合物形式析出，起细化晶粒作用。溶于固溶体或分布在基体中小质点析出物都可阻止晶粒长大。但微合金元素有强烈抑制A体再结晶作用，可使再结晶数量减少、晶粒尺寸增大。§2控轧控冷理论3、再结晶区域图（1）以变形量为横坐标，变形温度T为纵坐标的图，依变形后组织是否再结晶分三个区域：未再结晶区Ⅰ部分再结晶区Ⅱ再结晶区Ⅲ§2控轧控冷理论2）一道次轧后再结晶区域图Ⅰ区：回复区给予压下，反而局部生成巨大晶粒，相变后组织不均。Ⅱ区：再结晶和未再结晶的晶粒混合物。Ⅲ区：细小再结

5、晶晶粒，晶粒大小随变形量增大而细化。压下率大的部分完全再结晶区低于临界变形量的部分，只有回复的Ⅰ区介于两者之间为部分再结晶Ⅱ区。（3）多道次轧制4、保温中A体晶粒长大§2控轧控冷理论§2控轧控冷理论四、在变形条件下的相变1、变形后的A体向铁素体的转变（AF）（1）再结晶A体晶粒生成F体晶粒①、F体晶粒优先在A体晶界上生成，生成的F体晶粒有块状（等轴的）也有呈针状的先共析F体（魏氏组织F体）。魏氏组织形成降低了钢的塑性和韧性，应减少和消除。魏氏组织形成主要取决于钢的化学成分、A体晶粒大小和冷却速度。§2控轧控冷理论1）含C量在0.15～0.5%间易形成魏氏组织。C形成块状F体C形成网状F体2）

6、铌钢普碳钢钒钢顺序，铌钢最易形成魏氏组织。3）A晶粒5级（大于40）易形成魏氏组织。4）增加冷却速度会促进魏氏组织形成②、随A体晶粒的细化，F体晶粒成比例细化——转换比，化学成分对转化比有影响。③、通常热轧通过形变再结晶克使A体晶粒细化20～40，转变后的F体可细化20（8级）阻碍魏氏组织的形成§2控轧控冷理论（2）、部分再结晶A体晶粒F体晶粒①、由两部分组成1）再结晶细小在其晶界上析出F体晶粒细小。2）未再结晶晶粒受变形拉长，由于A没细化，F成核少，易形成粗大的F体和针状组织——不均匀组织对韧性影响大。②、经多道次轧制使部分再结晶晶粒变小或受变形拉长，晶内出现许多变形带。则转变后亦能得到细

7、小F体组织，改善性能。（3）从未结晶A体F体晶粒①、可能得到细小F体晶粒F体晶粒在晶界和变形带上形核。②、也可得到粗细不均的混晶F体。③、获得何种组织取决于未再结晶区内是否得到均匀的变形带。§2控轧控冷理论④、总变形量和道次变形量要大。1）总变形量应45%，可得F体晶粒（12～13级）2）一道次压下率越大，越易产生变形带，越易获得均匀组织。⑤、未再结晶区材料强度由固溶强化（）和F体晶粒尺寸（d）等决定。§2控