《控制轧制及强韧性能的控制》课件

《控制轧制及强韧性能的控制》TMCP

ThermoMechanicalControlledProcessingContorolledRolling(CR)AcceleratedCooling(AcC)首钢3500轧机攀钢1450控制冷却系统中宽带钢轧机控制冷却系统ApplicationofTMCPsteels米约大桥NewYork(911Memorial)

Thermomechanicaltreatment

形变热处理

BeforeworldwarⅡ

0.4C% 1.5Mn% 350-400MPa

toughness 韧性↓

weldability 焊接性↓

C↓ DBTT↓0.03~0.08%C 1.5%Mn Nb,Ti,V(0.1％) 450~500MPagrainrefiningelementhighstrengthlowalloysteels (HSLA)低合金高强度钢控轧控冷技术(controlledrollingandcontrolledcoolingtechnique)控制控冷工艺示意图

TMCPI.Kozasu:MaterialsScienceandTechnology,vol.7ConstitutionandPropertiesofSteelsEd.ByF.B.Pickering,VCH,(1993),184.MetallurgicalaspectsofTMCPI.Kozasu:MaterialsScienceandTechnology,vol.7ConstitutionandPropertiesofSteelsEd.ByF.B.Pickering,VCH,(1993),184.（1）γ再结晶区轧制（≥950℃） 轧制过程中—动态再结晶

γ相晶粒细化

控制轧制的准备阶段（2）γ未再结晶区轧制（950℃～Ar3）

γ晶粒伸长—饼形晶粒 大量变形带目的：促进γ/

相变 ↑形核位置（3）(γ+

)双相区轧制 (<Ar3)

未相变的γ晶粒更加伸长－变形带

晶粒中形成亚结构－包含晶粒和亚晶粒（混合组织）

（4）控制冷却水：“廉价合金元素”

MicrostructureofTMCPsteel

20μm5μmConventionalrollingTMCP控制轧制的应用结构钢弹簧钢工具钢不锈钢超纯高铬铁素体不锈钢

热轧、冷轧和热处理工艺参数的选择对铁素体不锈钢的力学性能、成形性及耐腐蚀性能的影响。奥氏体耐热钢工艺参数加热温度轧制温度变形程度变形速度间隙时间冷却开始温度冷却速度强韧性能屈服强度抗拉强度延伸率冲击韧性Temperature(℃)Absorbedenergy(J)0100200300-200-150-100-50050Requirement

σs=σlh+σsh+σph+σdh+kyd-1/2

σlh

：晶格硬化；

σsh：固溶硬化；

σph：析出硬化；

σdh：位错硬化.加法法则σs=σ0+kyd-1/2(1-fs)+ksds-1/2fsfs：亚晶粒占的体积率；

ky：仅由大角晶粒构成时σs

与晶粒直径相关的系数；

ks：全部由亚晶粒构成时σs

与亚晶粒相关的系数；

ds：亚晶粒直径。影响强韧性的因素（1）晶粒尺寸屈服极限脆性转变温度

（2）

珠光体的数量、大小及分布韧脆转变温度vTrs=43-37(Mn)-6.2d-1/2+1.5(珠光体)σs=fασiα+fpσp+fαkd-1/2

fα、fp：分别为铁素体、珠光体的体积分数，fα＋fp

＝1；

σiα、σp：分别为完全铁素体、完全珠光体的内摩擦应力。Δ教材P191图8-12：晶粒度和珠光体含量—韧脆转变温度强韧性能的定量关系式强韧化机制固溶强化细晶强化贝氏体强化晶粒尺寸贝氏体相关系数R=0.92屈服强度的计算值与实测值的比较

(３)

微合金元素的作用 microalloyingelements.Nb,Ti,V

总含量<0.1%

碳化物氮化物 碳氮化物 高温溶解/低温析出作用:⑴加热时阻碍原始晶粒长大; ⑵轧制过程中抑制再结晶/晶粒长大; ⑶低温时起到析出强化的作用。应变诱导析出

straininducedprecipitation轧制工艺参数的控制含Nb微合金钢(B510L)实验用钢取自宝钢B510L

原料尺寸H×B×L＝40x50x90mm

B510L钢力学性能要求：上屈服点≥355MPa，抗拉强度为510～610MPa，延伸率≥24%。

普通QstE500技术要求：上屈服点≥500MPa，抗拉强度550～700MPa，延伸率为≥17%。

通过TMCP工艺使B510L的各项性能达到或超过QstE500钢，则可称为其替代产品，节约合金元素的用量。·

加热温度的影响Mechanicalpropertiesofthesteel(Coilingtemperature550-600°C)No.

RT/℃

FRT/℃

σs/MPaσb/MPa

δ5(%)σs/σb1110078040550030.60.812120078050458924.20.86(a)(b)20µmMicrostructuresoftheexperimentalsteel(FRT=780°C)(a)sample1(1100°C);(b)sample2(1200°C)终轧温度的影响

No.

FRT/℃σs/MPaσb/MPa

σs/σbCT/℃38255156190.83400-43048005306330.84MechanicalpropertiesafterTMCP(RT=1200°C)(b)(a)20µmMicrostructureofthesteelatdifferen