材料加工组织性能控制(第三章).9.电子教案.ppt

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1、材料加工组织性能控制(第三章)2006.9.图3-l各种轧制程序的模式图CR-—控制轧制；AcC一控制冷却图3-2控制轧制和控制冷却奥氏体和铁素体的组织变化模式图(轧制温度向右边降低。上层的组织表示轧制带来的奥氏体组织的变化，下层表示奥氏体开始相变后不久的组织，特别是下层表示铁素体核的生成地点)轧制三个阶段：控冷作用：控制轧制的实质：(1)尽可能降低加热温度，将开始轧制前的奥氏体晶粒微细化。(2)使中间温度区(如900C以上)的轧制道次程序最佳化，通过反复再结晶使奥氏体晶粒微细化。(3)加大奥氏体未再结晶区的累积压下量，增加奥氏体每单位体积的晶粒界面积和变形带

2、面积。控制轧制机理：（1）Hall-Petch关系式：（1）（2）断口转变温度FATT(FractureAppearanceTransitionTemperature)：(2)图3-3多道次轧制时轧制温度的影响(实验室数据)0.18C-1.36Mn钢，各道次压下率20％，9个道次轧制到20mm轧制温度变化范围(开始一结束)为200C图3-4轧制温度对铁素体结晶粒直径和屈服点断口转变温度的影响实验室数据：0.14C-1.3Mn-0.03Nb系钢，RT为加热温度，FT为终轧温度控制轧制的类型：控制轧制方式示意图(a)奥氏体再结晶区控轧；(b)奥氏体未再结晶区控轧；

3、(c)(+)两相区控轧（1）奥氏体再结晶区控制轧制(又称I型控制轧制)条件：950℃以上再结晶区域变形。主要目的：对加热时粗化的初始晶粒轧制再结晶反复进行细化相变后细小的晶粒。相变前的晶粒越细，相变后的晶粒也变得越细。（2）奥氏体未再结晶区控制轧制(又称为Ⅱ型控制轧制)条件：950C～Ar3之间进行变形。目的：晶粒沿轧制方向伸长，晶粒内部产生形变带。晶界面积，的形核密度，进一步促进了晶粒的细化。(3)(+)两相区轧制条件：Ar3点以下轧制。目的：未相变晶粒更加伸长，在晶内形成形变带，相变形成微细的多边形晶粒；已相变后的

4、晶粒变形，于晶粒内形成亚结构，因回复变成内部含有亚晶粒的晶粒。组织：大倾角晶粒和亚晶粒的混合组织。强度升高，脆性转变温度（亚晶的出现）。控制轧制三阶段示意图和各阶段的组织变化3.2控制轧制工艺特点(1)控制加热温度加热温度决定轧制前奥氏体晶粒的大小，温度越低晶粒越细。图3-5含微量添加元素的奥氏体晶粒成长情况低温加热优点：（1）避免奥氏体晶粒变粗大。（2）缩短延迟冷却时间，粗轧和精轧几乎可连续进行。缺点：（1）要减小板坯的厚度。（2）含铌钢中铌未固溶，达不到预期的析出强化效果。(2)控制轧制温度奥氏体区轧制：要求最后几道次的轧制温度要低。一般要求终轧温度尽

5、可能接近奥氏体开始转变温度，起到相似于正火的作用。低碳结构钢的终轧温度:含Nb钢的终轧温度:采用(+)两相区轧制：要根据对钢材性能的不同要求而确定其终轧温度。(3)控制变形程度：(+)两相区轧制：压下率的增加会使位错密度增大，亚晶发达和产生织构等，结果可使钢材的强度升高，低温韧性得到改善。1）轧制不含Nb的普通钢：2）轧制含Nb钢：奥氏体区轧制原则：1)连续轧制，不要间歇，尤其在的高温侧(动态再结晶区)，使晶粒来不及长大；2)道次变形量应大于临界变形量，使全部晶粒能进行再结晶。混晶现象：(4)控制轧后冷却速度钢材于轧后冷却除采用空冷外，还可以采用吹风，

6、喷水，穿水等冷却方式。由于冷却速度的不同，钢材可以得到不同的组织和性能。3.3控制轧制的效应(1)使钢材的强度和低温韧性有较大幅度的改善。原理：细化晶粒。常规轧制工艺：铁素体晶粒7～8级；控制轧制工艺：铁素体晶粒可达12级，直径可为5m。(2)可节省能源和使生产工艺简化途径：降低钢坯的加热温度；取消轧后的常化处理或淬火回火处理。表3-136CrSi钢用控轧工艺和用常规工艺后的机械性能机械性能加工方式b(N/mm2)0.2(N/mm2)5(%)(%)(J／cm2)HRC高温控制轧制工艺常规工艺10001030850850785835600640

7、12148384640426075404531-（3）可以充分发挥微量合金元素的作用常规轧制，加入Nb、V：控制轧制，加入Nb、V：采用控制轧制工艺时要考虑到轧机的设备条件。3.4钢的奥氏体形变与再结晶3.4.1热变形过程中的奥氏体再结晶行为3.4.1.1动态再结晶冷加工：高温变形：真应力-应变曲线由三阶段组成：第一阶段：加工硬化及软化共存，但硬化程度超过软化程度；第二阶段：发生动态再结晶。动态再结晶临界量c：OABC曲线的最大应力值p(或s)、、T之间可用Zener-Hollomon因子Z表示：式中Z：温度补偿变形速率因子；A：常数；n：应力指

8、数；Q：变形活化能；R：