控制軋制控制冷卻工藝技術

1、 .PAGE18 / NUMPAGES18控制軋制、控制冷卻工藝技術1.1 控制軋制工藝控制軋制工藝包括把鋼坯加熱到適宜的溫度，在軋制時控制變形量和變形溫度以與軋后按工藝要求來冷卻鋼材。通常將控制軋制工藝分為三個階段，如圖1.1所示2：(1)變形和奧氏體再結晶同時進行階段，即鋼坯加熱后粗大化了的呈現(xiàn)加工硬化狀態(tài)，這種加工硬化了得奧氏體具有促使鐵素體相變形變形核作用，使相變后的晶粒細小；(2) (+)兩相區(qū)變形階段，當軋制溫度繼續(xù)降低到Ar3溫度以下時，不但晶粒，部分相變后的晶粒也要被軋制變形，從而在晶粒形成亞晶，促使晶粒的進一步細化。圖1.1 控制軋制的三個階段(1)變形和奧氏體再結晶同時進行

2、階段；(2)低溫奧氏體變形不發(fā)生再結晶階段；(3)（+）兩相區(qū)變形階段。1.2 控制軋制工藝的優(yōu)點和缺點控制軋制的優(yōu)點如下：1 可以在提高鋼材強度的同時提高鋼材的低溫韌性。采用普通熱軋生產(chǎn)工藝軋制16Mn鋼中板，以18mm厚中板為例，其屈服強度s330MPa，-40的沖擊韌性Ak431J，斷口為95%纖維狀斷口。當鋼中加入微量鈮后，仍然采用普通熱軋工藝生產(chǎn)時，當采用控制軋制工藝生產(chǎn)時，-40的Ak值會降低到78J以下，然而采用控制軋制工藝生產(chǎn)時。然而采用控制軋制工藝生產(chǎn)時-40的Ak值可以達到728J以上。在通常熱軋工藝下生產(chǎn)的低碳鋼晶粒只達到78級，經(jīng)過控制軋制工藝生產(chǎn)的低碳鋼晶?？梢赃_到1

3、2級以上（按ASTM標準），通過細化晶粒同時達到提高強度和低溫韌性是控軋工藝的最大優(yōu)點。2可以充分發(fā)揮鈮、釩、鈦等微量元素的作用。在普通熱軋生產(chǎn)中，鋼中加入鈮或釩后主要起沉淀強化作用，其結果使熱軋鋼材強度提高、韌性變差，因此不少鋼材不得不進行正火處理后交貨。當采用控制軋制工藝生產(chǎn)時，鈮將產(chǎn)生顯著的晶粒細化和一定程度的沉淀強化，使軋后的鋼材的強度和韌性都得到了很大提高，鈮含量至萬分之幾就很有效，鋼中加入的釩，由于具有一定程度的沉淀強化的同時還具有較弱的晶粒細化作用，因此在提高鋼材強度的同時沒有降低韌性的現(xiàn)象。加入鋼種的鈦雖然具有細化加熱時原始晶粒的作用，但在普通軋制條件下鋼中的鈦不能發(fā)揮細化軋制

4、變形過程中晶粒的作用，仍然得不到同時提高鋼的強度和韌性的效果，當采用控制軋制工藝生產(chǎn)含鈦鋼時，才能使鋼種的Ti（C,N）起沉淀強化和晶粒細化的雙重作用，如有的文獻中報導控制軋制生產(chǎn)的含鈦鋼的強度75%來自沉淀強化，25%來自晶粒細化。由于有中等程度的晶粒細化效果，鋼的低溫韌性提高。控制軋制工藝的缺點：要求較低的軋制變形溫度和一定的道次壓下率，因此增大了軋制的負荷。此外由于要求較低的終軋制溫度，大規(guī)格產(chǎn)品需要在軋制道次之間待溫，降低軋機的生產(chǎn)率。為此世界各國開始對軋機進行技術改造，采用大負荷軋機，安裝升降輥道，道次間中間冷卻來減少軋制待溫時間，提高軋機生產(chǎn)效率。1.3 控制冷卻的工藝特點控制冷卻

5、的優(yōu)點：1. 節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本。利用軋后鋼材余熱，給予一定的冷卻速度控制其相變過程，從而可以取代軋后正火處理和淬火加回火處理，節(jié)省了二次加熱的能耗，減少了工序， 縮短了生產(chǎn)周期，從而減低了成本。2. 可以降低奧氏體相變溫度，細化室溫組織。軋后控制冷卻能夠降低奧氏體相變溫度，對同一晶粒級別的奧氏體，低溫相變后會使晶粒明顯細化，使珠光體片層間隔明顯變薄。例如，在800終軋的16Mn鋼材，當軋后冷卻溫度從0.5/s提高到9.5/s時晶粒平均直徑從12m細化到7.5m，s從360Pa增加到420Pa。3. 可以降低鋼的碳當量。采用軋后控制冷卻工藝有可能減少鋼中碳含量與合金元素加入量，達到降低碳當

6、量的效果。低的碳當量有利于焊接性能、低溫韌性和冷成型性能，這是當前各國所追求的大規(guī)模生產(chǎn)工業(yè)用鋼材的最經(jīng)濟工藝路線。 4. 道次間控制冷卻可以減少待溫時間，提高軋機的小時產(chǎn)量。在道次間采用控制冷卻，可以精確地控制終軋溫度，減少軋件停下來等待降溫的時間。在控制軋制時，為了保證能在奧氏體未再結晶區(qū)軋制，一般均采用待溫軋制的工藝，待溫軋制延長軋制節(jié)奏，降低產(chǎn)量。為了少影響產(chǎn)量，采用多塊鋼坯循環(huán)交叉軋制的方法，雖然補救了一些，但需要增建離線旁路輥道與移送設備，增加了場地和設備。采用道次間控制冷卻，在保證冷卻均勻的條件下，可以取消待溫和循環(huán)軋制。從而提高產(chǎn)量。如生產(chǎn)3.0mm厚、1000mm寬熱軋板卷時

7、，開動連軋機架間的冷卻裝置可以使軋機小時產(chǎn)量從550t增加到720t。1.4 控制軋制、控制冷卻工藝參數(shù)控制特點控制軋制和控制冷卻的工藝參數(shù)控制與普通軋制工藝相比具有如下特點：1. 控制鋼坯加熱溫度。根據(jù)對鋼材性能的要求來確定鋼坯加熱溫度，對于要求強度高而韌性可以稍差的微合金，加熱溫度可以高于1200。對于韌性為主要性能指標的鋼材，則必須控制加熱溫度在1150以下。2. 控制最后幾個軋制道次的軋制溫度。一般要求終軋道次的軋制溫度接近Ar3溫度，有時也將終軋溫度控制在(+)兩相區(qū)。3. 要求在奧氏體末再結晶區(qū)域給予足夠的變形量。對于微合金鋼要求900950以下的總變形量大于50%，對于普碳鋼通常

8、多道次變形累積達到奧氏體再結晶。4. 要求軋制后的鋼材冷卻速度、開始快冷溫度、快冷終了溫度或卷取溫度，以便獲得必要的顯微組織。通常軋后第一冷卻階段冷速要大，第二階段冷速要根據(jù)鋼材性能要求不同而不同?，F(xiàn)將提高軋制和控制冷卻鋼材強韌性的各種因素整理歸納如表1-1所示表1.1 提高控軋、控冷鋼材強韌性的因素因素控制途徑與其行為晶粒細化發(fā)生奧氏體的動態(tài)再結晶和靜態(tài)再結晶；在奧氏體未再結晶區(qū)軋制變形，使奧氏體晶產(chǎn)生變形，促使相變細化，控制軋后奧氏體向鐵素體轉變時的冷卻因素，防止鐵素體晶粒長大析出強化鈮釩、鈦元碳氮話務應變誘導析出加工硬化在奧氏體向鐵素體轉變兩相區(qū)軋制變形時變形鐵素體的恢復和再結晶相變強化

9、針狀鐵素體鋼、貝氏體鋼的單相強化；二相分高型強化2 我國控制軋制、控制冷卻技術的發(fā)展我國有豐富的鈮、釩、鈦和稀土資源，具有發(fā)展微合金控制軋制、控制冷卻技術的廣闊前途。近十年來，尤其是第六個五年計劃期間以來，控制軋制、控制冷卻技術在我國取得了不小的進展。目前每年采用控制軋制、控制冷卻工藝生產(chǎn)的剛才已經(jīng)超過100萬噸，涉與到20多個鋼種，已經(jīng)應用到造船、石油、天然氣輸送管線、鍋爐與壓力容器、鋼板樁、汽車大量、螺紋鋼筋、鋼絲繩、軸承與地質(zhì)管等方面。其中板材占40%左右，棒、線材占60%左右，管材和型材所占比例較小。目前控制軋制、控制冷卻技術在工業(yè)試驗和生產(chǎn)上的應用如表1-1所示。國各廠采用控制軋制和

10、控制冷卻工藝在提綱產(chǎn)品綜合性能方面所獲得的效果，舉出其中的一部分例子列于表2.2，2.3。上鋼2350mm二輥-四輥中板軋機與武鋼2800mm二輥-四輥中板軋機，采用兩階段控軋工藝，生產(chǎn)了合乎勞氏船規(guī)要求的09MnNb、16MnNb鋼DH360N級船板；上鋼三廠的2300mm三輥-四輥中板軋機采用混合型控制軋制工藝與軋后控冷相結合，生產(chǎn)出了性能達到國外同類產(chǎn)品實物水品的容器鋼板。武鋼熱軋廠1700mm熱連軋機采用型和型控軋工藝，或配合使用軋后控冷，研制出712mm厚的合乎標準要求的X60和X65級含鈮微合金鋼板卷。太鋼五軋廠中板軋機采用控制軋制工藝，解決了g鋼時效沖擊值與16Mng鋼屈服強度偏

11、低的問題，使熱軋性能合格率提高15%以上；武鋼軋板廠采用控軋工藝，提高了4C船板熱軋性能合格率38%以上，鋼鐵廠2300mm三輥勞特式中板軋機采用IB型控制軋制工藝，軋以后水幕冷卻，提高了A2F、20g中板綜合性能合格率。表2.1 控制軋制、控制冷卻技術在工業(yè)中的應用鋼材品種控軋、控冷工藝類型應用品種板帶材再結晶控制軋制法低碳釩鈦氮鋼，含鈮中高碳鋼未再結晶控制軋制法低碳硅錳鋼，20g，低碳錳鈮鋼（+）兩相區(qū)控制法低碳錳鈮鋼，低碳錳鈮釩鋼控制軋制+控制冷卻低碳錳鈮鋼，低碳鈦鋼，A2F鋼，含鉻鉛熱軋雙相鋼棒線材鋼筋軋后穿水冷卻20gMnSi鋼，3號鋼，5號鋼線材穿水冷卻+相變冷卻硬鋼纜，冷墩鋼絲，

12、結構鋼絲軸承鋼軋后控制冷卻GCr15鋼鋼管旋轉射流冷卻鋼管軋后控制冷卻石油鋼管，地質(zhì)管，低碳硅錳鋼型材角鋼降溫控制軋制15Mn鋼角鋼軋后控制冷卻16Mn鋼，ZC造船角鋼高碳鋼型材控制冷卻中、高碳鋼高碳鋼型材控制軋制中、高碳鋼，含鈮中、高碳鋼表2.2 國控軋、控冷技術的使用效果舉例鋼種與品種傳統(tǒng)工藝存在問題控軋、控冷工藝效果14MnTiRc鋼板軋態(tài)低溫韌性不穩(wěn)定，必須熱軋后正火交貨軋態(tài)：s=450610MPa-40時，Ak=89612J正火態(tài)：s=411470MPa-40時，Ak=7661380J控軋工藝達到正火處理效果控軋態(tài)：s=480529MPa-40時，Ak=796JC（D）級船板熱軋態(tài)-

13、40時，Ak也不合格熱軋態(tài)提供低韌性，使合格率達到90%上09MnNb鋼板軋態(tài)低溫韌性不穩(wěn)定，必須熱軋后正火交貨軋態(tài)：s=382MPa-40時，Ak=48J正火態(tài)：s343MPa-40時，Ak=926J控軋工藝優(yōu)于正火態(tài)性能控軋態(tài)：s392411MPa-40時，Ak=463926J16MnR容器鋼板熱軋后低溫韌性不合格正火后s343MPa控軋控冷工藝使綜合性能控軋控冷態(tài)：s382MPa-40時，Ak=690J16MnV容器鋼板熱軋后低溫韌性不合格，正火后s有時偏低控軋控冷工藝使綜合性能控軋控冷態(tài)：s392MPa-40時，Ak246J15Mng鋼板熱軋態(tài)s偏低控軋態(tài)s滿足要求20g鋼板熱軋態(tài)沖擊

14、韌性偏低控軋后提高性能合格率915%20Mn鋼筋熱軋態(tài)達級鋼筋控冷后達級鋼筋A3鋼筋控冷后達級鋼筋A3F，65Y熱軋態(tài)冷拔延伸性差控冷后可增大一次冷拔變形量，減少中間退火次數(shù)A3，16MnA3F棒材熱軋態(tài)強度有時偏低控冷后使性能合格率提高15%GCr15鋼熱軋態(tài)球化退火時間長控冷后縮短球化退火時間四分之一3.控制軋制促使鐵素體細化是達到最佳綜合性能的最有效的辦法。細化鐵素體晶?；旧嫌袃蓚€途徑，一種是細化奧氏體晶粒，然后通過相變得到細小的鐵素體晶粒，另一種是直接細化鐵素體晶粒。細化奧氏體晶?；旧蠌膬煞矫嬷郑阂环矫媸羌毣紛W氏體晶粒，即從加熱溫度、加熱時間與加入微量元素入手；另一方面是采用

15、形變再結晶的方法。加入微量元素能提高晶粒開始長大的溫度，其措施是在奧氏體析出體組織中嵌入細的析出物，從而抑制奧氏體晶粒長大，當析出物的晶粒度為100200時共析作用最大。鋁以氮化鋁的形式細化晶粒，使可焊接普通結構鋼為本質(zhì)細晶粒鋼。此外微合金花元素鈮、釩、鈦通過他們的碳化物、氮化物與碳氮化物均能對細化奧氏體晶粒產(chǎn)生不同程度的影響。為了抑制在軋制前的加熱過程中這類產(chǎn)物的析出物的再溶解，應盡可能降低加熱溫度。實踐證明，軋前奧氏體的晶粒度對鐵素體晶粒度是有影響的，但這種措施有很大的局限性。控制軋制工藝不僅可以通過細化晶粒奧氏體來細化鐵素體晶粒，同時采用直接細化鐵素體晶粒的辦法。一般根據(jù)其細化鐵素體的機

16、理不同，將控制軋制分為三個階段，下面分別加以敘述：3.1 第一階段：奧氏體再結晶區(qū)軋制這個階段是通過形變-再結晶反復交錯進行使晶粒細化。對晶粒細化的作用不是太大。3.2 第二階段：奧氏體未再結晶區(qū)軋制第二階段在再結晶溫度以下和相變溫度之間進行軋制。在此區(qū)中軋制時，奧氏體晶粒沿軋制方向伸長，境界面積增加，使鐵素體的形核密度增加。同時由于變形使晶粒導入大量的變形帶，奧氏體向鐵素體轉變時的成核點增多，變形帶起到了奧氏體晶界的同等作用。在未再結晶區(qū)軋制促使鐵素體相變成核點的增加，變形帶的作用是主要的，奧氏體晶粒伸長的作用是次要的。圖2表示出奧氏體晶粒組織的有效晶界面積與相變后鐵素體之間的關系。所謂有效

17、晶界面積是奧氏體的晶界面積和變形帶之和。鐵素體直徑隨有效晶界面積的增加而減小，與再結晶區(qū)軋制相比，未再結晶區(qū)軋制相變后的鐵素體直徑小，且隨晶界面積的增加晶粒直徑的減小率也大。有人認為，在奧氏體向鐵素體相變的初期，相變速度可用NsSy表示，這里Ns是晶界單位面積的形核率，Sy是有效晶界面積。高溫區(qū)再結晶軋制時晶粒細化作用僅僅是增減了Sy；而在未再結晶區(qū)軋制時卻使Ns和Sy都得到了增加。兩種軋制方式的這一區(qū)別由圖2中反映出來，對同一數(shù)量的晶界面積，未再結晶區(qū)軋制時比再結晶區(qū)軋制時轉變后的鐵素體要小得多。從以上討論可以下幾點結論：1. 在這個階段即未再結晶區(qū)軋制是控制軋制的重要階段，也是控制軋制的重

18、要特征。2. 在第二階段軋制后奧氏體晶粒被拉長的同時產(chǎn)生了變形帶和大量位錯。當發(fā)生奧氏體想鐵素體轉變時，晶界與變形帶就成為形核地點。與再結晶相比，有效結晶面積與單位有效晶界面積的形核率都增加，轉變后得到細小扥鐵素體，并且隨變形量的加大轉變后的鐵素體數(shù)量增加，珠光體的數(shù)量減少。圖3.1 0.03%Nb鋼中有效晶界面積和鐵素體晶粒之間的關系7實心再結晶區(qū)軋制；空心非再結晶區(qū)軋制3. 在未再結晶區(qū)中的變形量有累積作用，因此在未再結晶區(qū)多道次的變形就可以再奧氏體向鐵素體轉變后獲得細小的鐵素體晶粒，其細化程度可達1112級。但如在未再結晶區(qū)變形量不足，如壓下率在20%以下，特別是在10%以下，變形帶密度

19、小，變形帶分均時，含變形帶的奧氏體晶粒與不含變形帶的奧氏體晶粒在奧氏體向鐵素體轉變時，鐵素體的形核率密度就不同，容易形成混晶組織。因此，在未再結晶區(qū)軋制時，必須給予大的變形量或多道次軋制。在奧氏體未再結晶區(qū)軋制時，細化鐵素體晶粒也是有限的，在一定壓下率時達到飽和，更大的壓下率只能細化殘留的粗晶粒，約在60%的壓下率時趨于極限值。一般轉變后晶粒直徑最小可達5m左右，大大小于再結晶區(qū)軋制后鐵素體晶粒直徑的極限值。4. 在普碳鋼中，由于奧氏體未再結晶區(qū)域（溫度圍窄），因此要實現(xiàn)在未在結晶區(qū)中多道次軋制以保證必要的變形量是困難的。微合金化元素鈮、釩、鈦等，特別是鈮的加入，對鋼的奧氏體再結晶起抑制作用，

20、使奧氏體的再結晶溫度提高，擴大奧氏體未再結晶區(qū)的溫度圍，有利于實現(xiàn)未再結晶區(qū)的軋制。因此微合金化在控制軋制中占重要作用。5. 與第一階段相比，第二階段終軋后的材料強度提高了，脆性溫度降低了。3.3 第三階段：在（奧氏體+鐵素體）兩相區(qū)軋制在奧氏體再結晶區(qū)軋制與未再結晶區(qū)軋制都是以細化鐵素體晶粒為目的的，而目前控制軋制發(fā)展到在奧氏體與鐵素體兩相區(qū)中進行軋制，這成為控制軋制的第三階段。有關其變形過程、組織特點在前面已經(jīng)講過，在這里只是強調(diào)幾點：1. 兩相區(qū)軋制不僅對未再結晶奧氏體繼續(xù)進行加工，而且對鐵素體進行加工，產(chǎn)生了加工硬化、析出強化和亞結構，因此可以獲得很高的強度；2. 兩相區(qū)軋制產(chǎn)生了織構

21、，使鋼板在厚度方向強度降低；3. 形變誘起的析出物的產(chǎn)生使得軋制方向上吸收能降低，但脆性轉化溫度也降低；4. 兩相區(qū)所采用的工藝制度對性能有很大的影響，在兩相區(qū)中變形溫度高低與變形量大小的不同，其所得到性能不同。提高雙相區(qū)的變形量，韌性就顯著提高，這是應為組織上亞晶發(fā)達。但對強度的提高則不同，只有壓下量1020%時屈服強度急劇增高。繼續(xù)增加壓下量時，強度變化不大。但溫度越低，則壓強越高。綜上所述，在三個階段中，軋制時發(fā)生的組織和物理性能的變化如圖3所示3，實際控制軋制工藝師這三個階段的合理組合。從生產(chǎn)經(jīng)驗得出，在1000700之間，終軋溫度每降低100，鐵素體晶粒直徑變小34m,并能對力學性能

22、產(chǎn)生相應效果。 在獲得細小的奧氏體晶粒后，如果通過加速冷卻能使轉變向著低溫方向移動的話哪么這種較低的轉變溫度就能提高晶核形核幾率并能降低晶界運動性能，從而使鐵素體晶粒尺寸減小。除了采用快速冷卻方法外，一定合金元素如鉬、錳或溶解的微量元素也可以使轉變點降低，導致晶粒進一步細化。圖3.2 鋼的顯微組織與控制工藝對鋼的屈服極限和脆化轉變溫度的影響注：1鐵素體-珠光體；2控制軋制的鐵素體-朱光體；3貝氏體；4控制軋制貝氏體；5調(diào)質(zhì)回火貝氏體。為了充分發(fā)揮鐵素體晶粒細化的實際效果，鋼材含碳量必須很低，因此隨著含碳量的提高，細化鐵素體的晶粒的效果就會減小，而珠光體量的增多卻會惡化材料的低溫韌性。因此，采用

23、控制軋制工藝時，鋼的含碳量最高為0.15%，多數(shù)鋼的含碳量低于0.1%，這類鋼為少珠光體或無珠光體，但為了獲得更高強度的鋼材而采用的高溫形變淬火工藝，它所得的組織是奧氏體的低溫轉變產(chǎn)物（馬氏體）或中溫轉變產(chǎn)物（粒狀貝氏體），其含碳量當然會超過上述界限。3.4 控制類型對軋后冷卻相變的影響 將普碳鋼以與添加鈮、釩的低碳微合金鋼軋制工藝類型與軋后冷卻相變之間的關系加以整理如圖4所示3。圖3.3 控軋工藝與控冷過程鐵素體相變的關系A型：熱軋過程中奧氏體始終都發(fā)生再結晶，并且在相變前的晶粒粗于NO.5級，這樣在軋后冷卻過程中就容易相變成為氏鐵素體和少量珠光體。鋼中加入微量鈮時，形成氏組織傾向最為強烈，

24、其次是普碳鋼，含釩微合金鋼形成氏組織傾向較弱。A型代表了普通熱軋后鋼的冷卻相變過程。B型：熱軋過程中奧氏體始終都發(fā)生再結晶，但是在相變前的晶粒細于NO.6級，這時相變主要是在晶界上進行，可以獲得具有等軸的鐵素體加少量珠光體的均勻組織4。相變前的晶粒越細，相變后的鐵素體組織也越細，B型代表了再結晶控制軋制后鋼的冷卻相變過程。型：熱軋溫度一直延續(xù)到未再結晶區(qū)域，軋制變形后的奧氏體不再發(fā)生再結晶，這時相變在晶界與晶同時進行，形核速度大幅度增大，相變后的晶粒均勻而細小。這種相變不會發(fā)生氏組織和上貝氏體組織，型代表了未再結晶控軋后鋼的冷卻相變過程。過度型：熱軋溫度處在奧氏體部分再結晶區(qū)域時，軋制變形后的

25、奧氏體將發(fā)生部分再結晶，這時相變將介于和型型之間，其中一部分再結晶晶粒按B型相變成細小的鐵素體加珠光體組織，另一部分未再結晶晶?？赡芟嘧兂墒辖M織。按照上述分類，熱軋低碳鋼軋后冷卻過程中晶粒細化程度的順序將是：型B型過度型A型4 控制冷卻控軋技術發(fā)展的初期，冶金工作者的主要著眼點是多道次熱軋變形和軋后奧氏體的靜態(tài)再結晶來細化晶粒5,6。隨著鋼中加入了鈮、釩、鈦等微量元素之后，人們逐漸重視了鋼在奧氏體未結晶區(qū)的軋制變形對奧氏體想鐵素體或珠光體的轉變，以與對細化鐵素體和珠光體組織的影響效果7,8,從而開展了控制工藝對鋼的軋后相變影響以與鋼的軋后相變機理和控制冷卻工藝的研究。4.1 控制冷卻中低碳鋼熱

26、軋材的奧氏體向鐵素體的轉變 調(diào)整控制軋制、控制冷卻工藝參數(shù)得到盡可能小的室溫組織是控制軋制、控制冷卻工藝的主要目的。熱軋變形后的鋼材在隨后的冷卻過程中，奧氏體要發(fā)生相變。通常，在相變時形成的新相得直徑是由在單位體積所形成新相得形核數(shù)目n來決定的。如果在新相之間還沒有合并，并且生成的晶核都已長為晶粒的時候，新相直徑D可用下式表示9： 然而，奧氏體向鐵素體（）的相變過程實際是新相得形核與核長時進行的過程，因此在相變過程中的形核只能是在尚未發(fā)生相變的區(qū)域形核，圖4.1是以模式圖形式表示了兩種情況下相變的進行狀態(tài)。其中圖a表示當形核速度低于核長大速度時，已經(jīng)形成的晶核快速長大，而使其后面新相得形核區(qū)域

27、迅速變小，最終使新相成為較粗大的晶粒；圖b表示形核速度大于核長大速度的狀況，由于已經(jīng)形成的晶核長大速度較慢，為其后面的形核可以提供充分的區(qū)域，使之形核數(shù)量增多，最后得到較細小的晶粒。因此，在相變時實際的新相形核數(shù)目n是由形核速度和核長大速度共同作用而決定的。圖4.1 相變過程的模式圖a低形核速度和高核長大速度；b高形核速度和低核長大速度4.2 鋼材控制冷卻的目的與控制冷卻各階段的作用鋼材軋后控制冷卻的目的是為了改善鋼材的組織形態(tài)，細化奧氏體組織；阻止或延遲碳化物在冷卻過程中過早析出，使其在鐵素體中彌散析出，提高強度。同時減少珠光體團的尺寸，細化珠光體片層間距，改善鋼材的綜合力學性能。 軋后控制

28、冷卻可以減少鋼材表面的氧化鐵皮生成量，防止鋼材在冷卻過程中由于冷卻不均而產(chǎn)生不均勻變形，造成鋼材的扭曲或彎曲。 如果冷床的能力不足，通過軋后控制冷卻，降低鋼材進入冷床的鋼溫，可以部分或全部解決冷床能力不足的問題。對于不同德鋼種和鋼材種類，控制冷卻的目的是不同的，有時幾個同時兼有。 控制冷卻過程中各階段的作用和控制原理是完全不同的。 控制軋制鋼材軋后控制冷卻一般分為三個階段，即一般所說的一次冷卻、二次冷卻與空冷三個階段。由于三個階段的冷卻目的和要求不同，采取的控制冷卻工藝也完全不同。如果只注意一次冷卻而忽視二次冷卻的控制，則其效果不一定達到要求。4.2.1 一次冷卻軋后控制冷卻的第一階段一次冷卻是指從終軋開始到變形奧氏體向鉄素體或滲碳體開始轉變的溫度圍控制其開始快冷溫度、冷卻速度和控冷（快冷）終止溫度。在這段溫度中采用快速冷卻的目的是控制變形奧