轧钢-控轧控冷第4章

4微合金元素在控轧中的作用4.1如何理解微合金钢轧制? 从微合金的三个基本属性来理解：

①在热轧低碳和超低碳中添加的碳氮化物形成元素，在钢的加热和冷却过程中通过溶解一析出行为对钢的力学性能发挥作用。

②这些元素加入量很少，其总的含量小于0.1％，钢的强化机制主要是细化晶粒和沉淀硬化。

③必须采用控轧控冷工艺。只有采用控轧工艺，才能使强度和韧性都得到提高。

采用何种微量元素主要考虑其溶解度、第二相析出特点等从而使钢材的性能发生变化。根据理论分析鹤实践证明，合适的微量元素为Nb、Ti、V。2023/2/314.2Nb（C，N）析出特点2023/2/324.3微量合金元素在控轧控冷中的作用1）加热时阻止奥氏体晶粒长大：由于微量元素形成高度弥散的碳氮化合物小颗粒，可以对A晶界起固定作用，从而阻止A晶界迁移，组织A晶粒长大。2）抑制A再结晶：由于微合金元素原子的固溶阻塞及拖曳作用，及微合金元素的碳氮化合物的动态析出，阻止了A的动态再结晶。也阻止了再结晶发生数量及长大。3）细化了F晶粒:一方面阻止了A晶粒长大，一方面阻止A再结晶，细化了A，从而细化F。4）影响强韧性能：形成细小晶粒及第二相弥散沉淀物，从而既提高强度又提高韧性。2023/2/335中高碳钢的控轧特点

(1)以铁素体为主的钢，以细化铁素体晶粒来提高强度和韧性，不论采用何种控制轧制方法都可以；

(2)以珠光体为主的钢，通过控制轧制会使强度降低，韧性提高。其强度降低的原因是由于珠光体片层间距加大，而韧性改善的原因是由于珠光体球直径减小；

(3)要达到珠光体球直径减小，必需细化奥氏体晶粒。因此对于珠光体为主的钢，必须采用再结晶型控轧。如果采用奥氏体末再结晶型控轧，会加大珠光体球直径；

(4)对于中高碳钢，如果要同时提高强度和韧性，必须不仅进行控制轧制，同时要进行轧后控制冷却，使珠光体在低温度下产生，则可得到细片层珠光体，强度、韧性都得到提高；

(5)对于中高碳钢，控制轧制利控制冷却的目的不仅只是提高强韧性，有时还有一些其它性能及组织方面的要求。5.1试简述中高碳钢的控轧特点？2023/2/346.控轧条件下的变形抗力6.1控轧中组织的变化对变形抗力的影响？（1）控轧中存在的残余应变对变形抗力的影响（2）控轧中广泛采用的形变-再结晶，时A晶粒不断细化，细小的A晶粒也导致变形抗力的升高。（3）控轧中有可能在（A+F）两相区轧制，F的存在会改变单一A组织的变形抗力。

2023/2/356.2微量元素对变形抗力的影响？随着微量元素铌添加量的变化，在一次加工时变形应力的变化。曲线表明变形应力随铌的增加而增大。在高变形速度时变形应力的增加是由于固溶于A的铌抑制了动态再结晶而出现的。在2.1×10-3s-1的变形速度下出现了动态再结晶行为。说明铌的添加促使产生动态再结晶的临界变形量向高应变一侧移动。并提高变形抗力。2023/2/36图6—3表明随着铌、钒、钛的添加，在两次变形时的变形应力的变化。该图加热到1100℃的试样在1100℃下变形获得细化的奥氏体再结晶晶粒后，分别在1000℃和850℃下给于30％变形时所得到的变形应力值。可见随着微量元素添加量的增加，变形应力增大。铌、钛的作用较大，钒的作用较小。使奥氏体变形应力增加的原因，一方面是由于固溶于A中微量元素的作用，另一方面是由于在1100℃下形变诱导析出和在变形温度下析出的Nb（C、N）抑制了A的再结晶。2023/2/376.3多道次变形对变形抗力的影响已知：道次之间的软化率反映了静态回复和静态再结晶的进行情况。变形温度愈高、间隙时间愈长，软化率愈大。实践证明：铌钢：铌的存在使A再结晶开始温度升高。低于900℃变形，在10S之内的间隙里仅发生回复过程的软化。碳钢：高于800℃，在间隙里立刻发生再结晶。结论： 对铌钢在未再结晶区的多道次变形不会引起软化率的大变化，因而有显著的应变积累。 对碳钢在未再结晶区的多道次变形，就可能因应变积累而引起再结晶软化。2023/2/386.4考虑变形累积效果的变形抗力计算基本思路：利用变形量、变形速度和变形温度为函数的变形抗力公式为基础，用考虑了累积残余应变的有效变形项代替原变形抗力公式中的变形量项，求出考虑变形累积效果时的变形抗力，这种方法类似于冷轧时将前道次应变处理成残余累积的方法。2023/2/397钢材控制冷却理论基础7.1控冷的目的？热轧钢材轧后冷却的目的是为了改善钢材的组织状态，提高钢材性能，缩短热轧钢材的冷却时间，提高轧机的生产能力。轧后控制冷却还可以防止钢材在冷却过程中由于冷却不均产生不均匀变形，而使钢材扭曲或弯曲。2023/2/3107.2如果工艺设计不考虑控冷后果如何？

高温终轧的钢材，轧后处A完全再结晶状态，如果轧后慢冷(空冷)，则变形A晶粒将在冷却过程中长大，相变后得到粗大的F组织。由于冷却缓慢，由奥氏体转变的珠光体粗大，片层间距加厚。这种组织的力学性能是较低的。 对于低温终轧的钢材，终轧时奥氏体处于未再结晶温度区域，由于变形影响使Ar3温度提高，终轧后奥氏体很快就相变，形成铁素体。这种在高温下形成的铁素体成长速度很快。如果轧后采用的是慢冷，铁素体就有足够的长大时间，到常温时就会形成较粗大的铁素体，从面降低了控制轧制细化晶粒的效果。2023/2/3117.3轧后冷却分为几个阶段，每个阶段的目的？ 一般可把轧后控制冷却过程分为三个阶段，称为一次冷却、二次冷却和三次冷却(空冷)。三个冷却阶段的冷却目的和要求是不同的。2023/2/3121）一次冷却与要求

一次冷却是指从终轧温度开始到变形奥氏休向铁素体开始转变温度Ar3或二次碳化物开始析出温度Arcm这个温度范围内的冷却控制，即控制其开始快冷温度、冷却速度和快冷终止温度。这一阶段控制冷却的目的是控制变形奥氏体的组织状态．阻止A晶粒的长大，阻止碳化物析出，固定因变形而引起的位错，降低相变温度、为相变做组织上的准备。

要求：相变前组织状态直接影响相变机制和相变产物的形态、粗细大小和性能。—次冷却的开始快冷温度一般说来越接近终轧温度，细化变形奥氏体和增大有效晶界面积的效果越明显。2023/2/3132）二次冷却与要求

二次冷却是指从相变开始温度到相变结束温度范围内的冷却控制。二次冷却的目的是控制钢材相变时的冷却速度和停止控冷的温度，即控制相变过程，以保证钢材快冷后得到所要求的金相组织和力学性能。 图7—7是含Nb钢和si—Mn钢轧后以不同冷却速度冷却后的相变组织状态。以含Nb钢为例，经一次冷却后，二次冷却分别采用空冷(曲线a)、4C／s和10c／s(b和c曲线)三种冷却速度，在600c以后进行空冷。最后曲线a得到F+P组织，曲线b得到F十B组织，曲线c则得到少量铁索体和大量贝氏体组织。

要求：根据不同的目的控制不同的冷速。2023/2/3143）三次冷却与要求

三次冷却(空冷)是指相变后至室温范围内的冷却。 目的：对于低碳钢来说相变全部结束后，冷却速度对组织没有什么影响。而对于含Nb钢在空冷过程中会发生碳氮化物析出，对生成的贝氏体产生轻微的回火效果。对于高碳钢或高碳合金钢相变后空冷时将使快冷时来不及析出的过饱和碳化物继续弥散析出。

要求：如相变完成后仍采用快速冷却工艺，就可以阻止碳化物析出，保持其碳化物固溶状态，以达到固溶强化的目的2023/2/3157.4控制冷却的方式？喷水冷却喷射冷却雾化冷却层流冷却浸水冷却管内流水冷却2023/2/316参考复习题

1控轧与控冷定义？

2强化与强度的概念？

3强化的类型？

4韧性的定义，产生裂纹的机理（裂纹源和扩展条件）？

5.在变形区中发生的动态再结晶的三个阶段的硬化和软化过程如