材料加工組織性能控制（第五六章）課件

5.微合金元素在控制軋制中的作用

HSLA鋼中常用合金元素及夾雜元素分類：1)微合金化元素：鈮(Nb)、釩(V)、鈦(Ti)、鋁(Al)和硼(B)。2)置換元素：硅(Si)、錳(Mn)、鉬(Mo)、銅(Cu)、鎳(Ni)和鉻(Cr)。3)夾雜及硫化物形狀控制的添加元素：磷(P)、硫(S)、鈣(Ca)、稀土金屬(REM)及鋯(Zr)。控制鋼的塑性控制鋼的強度、韌性、相變顯微組織5.微合金元素在控制軋制中的作用

HSLA鋼中常用合金元素1微合金化元素:特點：與碳、氮結(jié)合成碳化物、氮化物和碳氮化物，高溫下溶解，低溫下析出。作用：(1)加熱：阻礙原始奧氏體晶粒長大；(2)軋制：抑制再結(jié)晶及再結(jié)晶后的晶粒長大；(3)低溫：析出強化作用。微合金化元素:25.1溶度積(溶解度乘積)

圖5-1中碳化物和氮化物的溶度積

特點：TiN：VC：NbC和TiC：(2)晶格結(jié)構(gòu)：Al，其余元素；(3)氮化物與碳化物的比較；(4)含鈦鋼：首先形成氮化鈦。5.1溶度積(溶解度乘積)圖5-1中碳化物和氮化3

圖5-2晶粒尺寸與加熱溫度的關(guān)系特點：（1）鈮鋼：（2）釩鋼和Si-Mn鋼：（3）鈦鋼：機(jī)理：沉淀對奧氏體晶粒邊界起釘扎作用使鈦鋼具有高于1250℃的極高的晶粒細(xì)化溫度。圖5-2晶粒尺寸與加熱溫度的關(guān)系特點：45.2控制軋制過程中微量元素碳氮化合物的析出5.2.1各階段中Nb(C、N)的析出狀態(tài)(1)出爐前：加熱到1200C，均熱2h：90%以上鈮都固溶到奧氏體基體中，有極少數(shù)粗大Nb(C、N)沒有固溶到奧氏體中。1260C：保溫30min，Nb(C、N)全部溶解。5.2控制軋制過程中微量元素碳氮化合物5(2)出爐后到軋制前：

在軋制前，從固溶體中析出Nb(C、N)數(shù)量很少。(2)出爐后到軋制前：在軋制前，從固溶體中析出Nb(C、N)6(3)在變形奧氏體中：

圖5-3鋼中析出Nb量與變形量和變形停留時間的關(guān)系Nb(P):沉淀相中的Nb量占鋼中Nb量的%(3)在變形奧氏體中：圖5-3鋼中析出Nb量與變形量和變形7變形溫度對含鈮低合金鋼析出的影響：850880C：變形加劇固溶體的分解，析出粗大的碳氮化物固溶體中含鈮量，析出的碳氮化物沒有參加彌散強化。800700C變形：擴(kuò)散速度，粗大質(zhì)點碳化物析出困難，冷卻過程中析出大量細(xì)小質(zhì)點。變形溫度對含鈮低合金鋼析出的影響：8各階段Nb(C、N)平均析出速度：不同析出溫度的影響：各階段Nb(C、N)平均析出速度：9終軋溫度的影響：高溫軋制后冷卻到相變溫度:鈮的平均析出速度不大、析出顆粒較大（200?左右）。原因:低溫軋制：加大了冷卻過程中鈮的析出速度,析出顆粒細(xì)?。?0100?）。原因:控制軋制就是應(yīng)用這種微細(xì)的Nb(C、N)析出質(zhì)點固定亞晶界而阻止奧氏體晶粒再結(jié)晶，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。終軋溫度的影響：控制軋制就是應(yīng)用這種微細(xì)的Nb(C、N)析出10(4)奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變過程中和在鐵素體內(nèi)Nb(C、N)的析出狀態(tài)1)碳氮化物在和中的溶解度不同相變后，產(chǎn)生快速析出。相間析出（相間沉淀）：冷卻速度大、析出溫度低相間沉淀排間距小析出質(zhì)點也小。析出時間長質(zhì)點長大。2）相變后內(nèi)剩余的固溶鈮繼續(xù)析出，質(zhì)點大小決定于冷卻速度。3）冷卻到室溫，1015％左右的鈮未從鐵素體中析出。(4)奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變過程中和在鐵素體內(nèi)115.2.2影響Nb(C、N)析出的因素(1)變形量和析出時間圖5-6在含有0.06%C、0.041%Nb和0.0040%N的鋼中，變形量對沉淀的影響1-67%變形；2-50%變形；3-33%變形；4-17%變形5.2.2影響Nb(C、N)析出的因素圖5-6在含有012(2)變形溫度圖5-7溫度-時間-沉淀動力學(xué)曲線、形變對沉淀動力學(xué)的影響規(guī)程1：在再結(jié)晶區(qū)變形、發(fā)生了再結(jié)晶規(guī)程2：附加有未再結(jié)晶區(qū)變形、未發(fā)生再結(jié)晶1）析出量相等時，未再結(jié)晶區(qū)軋制所需時間短。原因：2）析出量一定時，在高溫所需等溫時間短，低溫所需等溫時間長。(2)變形溫度圖5-7溫度-時間-沉淀動力學(xué)曲線、形變對13(3)鋼的成分變化曲線鋼號鈮，%氮，%碳，%鉬，%123476320D43D4532675A0.040.040.050.0450.0030.0080.0050.0060.190.100.120.10--0.230.17圖5-8鈮鋼經(jīng)50%變形后在900C時的沉淀圖(3)鋼的成分變化曲線鋼號鈮，%氮，%碳，%鉬，%17632145.3再結(jié)晶的延遲圖5-3中的靜態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)(a)Si-Mn鋼；(b)含0.04%Nb的鋼預(yù)應(yīng)變?yōu)?.50圖5-4中的靜態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)a)含0.08%Ti的鋼；(b)含0.10%V的鋼變形溫度900C預(yù)應(yīng)變?yōu)?.505.3再結(jié)晶的延遲圖5-3中的靜態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)圖515（1）微量元素對動態(tài)再結(jié)晶臨界變形量的影響機(jī)理：1）合金元素偏析于晶粒邊界而引起的溶質(zhì)原子的拖拉作用；2）合金元素的碳氮化合物在晶界沉淀而引起的釘扎作用。圖5-9實驗鋼1000C變形時真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線（1）微量元素對動態(tài)再結(jié)晶臨界變形量的影響機(jī)理：1）合金元素16（2）微量元素對再結(jié)晶數(shù)量的影響圖5-101000C終軋后晶粒再結(jié)晶面積百分率與析出Nb量的關(guān)系（2）微量元素對再結(jié)晶數(shù)量的影響圖5-101000C終17（3）微量元素對再結(jié)晶速度的影響圖5-11鈮對含有0.05%C、1.8%Mn鋼再結(jié)晶速度的影響（3）微量元素對再結(jié)晶速度的影響圖5-11鈮對含有0.0185.3.4微量元素對靜態(tài)再結(jié)晶臨界變形量的影響

圖5-13鈮對奧氏體再結(jié)晶臨界壓下率的影響（1道次）1-加熱溫度1250C，0.13%Nb，晶粒度：1.7級2-加熱溫度1250C，0.03%Nb，晶粒度：2.8級3-加熱溫度1150C，0.03%Nb，晶粒度：2.4級4-加熱溫度1250C，不含Nb，晶粒度：0.4級5.3.4微量元素對靜態(tài)再結(jié)晶圖5-13鈮對奧氏體再結(jié)晶臨195.3.5微量合金元素對再結(jié)晶晶粒大小的影響圖5-15在普碳鋼和含鈮鋼中，單道次的變形量和變形溫度對再結(jié)晶奧氏體晶粒尺寸的影響圖5-14鈮對熱軋1道次后的再結(jié)晶晶粒度的影響（不含鈮鋼和含0.03%鈮的鋼的基本成分相同）1-加熱狀態(tài)下含0.03%Nb的鋼2-加熱到1250C后壓下65%并且再結(jié)晶終了的不含鈮鋼3-加熱到1250C后壓下70%并且再結(jié)晶終了的含0.03%鈮鋼5.3.5微量合金元素對再結(jié)晶晶粒大小的影響圖5-15在20總結(jié)：鈮在奧氏體中存在形式：1)加熱時尚未溶到奧氏體中的Nb(C、N)；2)固溶到奧氏中的鈮；3)加熱時溶解、軋制過程中又由奧氏體中重新析出的Nb(C、N)。軋制的不同階段，其阻止奧氏體再結(jié)晶是不同的。總結(jié)：21圖5-16含鈮鋼在變形50%以后等溫時間內(nèi)的再結(jié)晶與沉淀（0.10%C、0.99%Mn、0.04%Nb、0.008%N）1-100%再結(jié)晶；2-50%再結(jié)晶；3-0%再結(jié)晶；4-20%沉淀；5-50%沉淀；6-75%沉淀；7-100%沉淀圖5-16含鈮鋼在變形50%以后等溫時間內(nèi)的再結(jié)晶與沉淀（225.4晶粒細(xì)化和沉淀硬化

基本化學(xué)成分:0.10%C—0.25%Si—1.50％Mn，加熱溫度及終軋溫度分別為1100℃和780℃，900℃以下的總壓下率為70％。

圖5-5強度和韌-脆轉(zhuǎn)變溫度與含鈮量和含鈦量的關(guān)系鈮的碳化物或氮化物和碳化鈮引起的晶粒細(xì)化和沉淀硬化。后者的強化效果與加熱時溶解的鈮或鈦的含量有關(guān)。5.4晶粒細(xì)化和沉淀硬化圖5-5強度和韌-脆轉(zhuǎn)變溫度與23圖5-60.035%Nb鋼和0.15%Mo-0.035%Nb鋼，強度和韌-脆轉(zhuǎn)變溫度與含鈮量和含釩量的關(guān)系圖5-60.035%Nb鋼和0.15%Mo-0.035%N24(1)Nb：晶粒細(xì)化和中等的沉淀強化。含量<萬分之幾，增大含量不會引起重大改進(jìn)。(2)Ti：含Ti量強烈的沉淀強化產(chǎn)品的強度，晶粒細(xì)化是中等的。含量高時：(3)V：中等程度的沉淀強化和較弱的晶粒細(xì)化，與它的重量百分比成正比。(1)Nb：晶粒細(xì)化和中等的沉淀強化。含量<萬分之幾，增大含25材料加工組織性能控制（第五六章）266冷軋帶鋼的組織性能6.1冷軋帶鋼

特點：(1)生產(chǎn)薄的產(chǎn)品；(2)非常好的表面；(3)屈服強度范圍很寬的材料品種范圍；(4)比熱軋帶鋼好的多的成型性能。

6冷軋帶鋼的組織性能6.1冷軋帶鋼276.1.1多輥軋機(jī)連軋機(jī)組中的變形

變形及伴隨變形的兩個重要過程：潤滑和冷卻。圖6.1連軋機(jī)組圖示

6.1.1多輥軋機(jī)連軋機(jī)組中的變形圖6.1連軋機(jī)組圖示286.1.2冷軋帶鋼的材料性能和表面特性(1)強度及韌性圖6-3軟鋼St14和各種含鈦和鈮微合金鋼的加工硬化曲線l-含鈦微合金高強鋼；2-含鈮微合金高強鋼；3-含鈮Stl4；4-Stl46.1.2冷軋帶鋼的材料性能和表面特性圖6-3軟鋼St1429(2)對軋制織構(gòu)和退火中形成的再結(jié)晶織構(gòu)

r：厚向異性系數(shù)r:厚向異性系數(shù)r在板面上隨方向的變化，決定凸耳的形成程度，不影響板料成形性能。(2)對軋制織構(gòu)和退火中形成的再結(jié)晶織構(gòu)r:厚向異性系數(shù)r30圖6.5冷軋壓下率對軟鋼薄板法向各向異性(rm)的影響(高溫卷取)圖6.4冷軋壓下率對鋁鎮(zhèn)靜鋼薄板織構(gòu)和各向異性值的影響

r-平面各向異性；rm-平均法向各向異性圖6.5冷軋壓下率對軟鋼薄板法向各向異性(rm)的影響(高溫31(3)對第二相的影響 冷軋過程中，基體組織及基體組織中的第二相也通過延伸得以改變。作用：(3)對第二相的影響32（4）很大的摩擦力和很大的剪切應(yīng)力使帶鋼表面產(chǎn)生特別強烈的變形，并導(dǎo)致鋼質(zhì)點的撕裂。（5）帶鋼表面具有一定的粗糙度目的：

圖6.6冷軋后冷硬態(tài)帶鋼表面的裂縫和剝落的鋼屑

（4）很大的摩擦力和很大的剪切應(yīng)力使帶鋼表圖6.6冷軋后冷336.2

冷軋帶鋼的退火

目的：工藝：退火方式：罩式退火、連續(xù)退火6.2冷軋帶鋼的退火34(1)罩式退火定義：時間:持續(xù)幾天（原因：）。圖6.8罩式退火時帶鋼的退火曲線(1)罩式退火圖6.8罩式退火時帶鋼的退火曲線35特點：（1）氫氣、氮氣和其它氣體混合作為保護(hù)氣體；（2）依靠強制對流傳熱的設(shè)備，鋼卷的升溫加熱主要取決于保護(hù)氣體的對流傳熱和鋼卷本身的傳導(dǎo)傳熱。特點：（1）氫氣、氮氣和其它氣體混合作為保護(hù)氣體；（2）依36全氫罩式爐特點：（1）采用強對流循環(huán)的大功率電機(jī)；（2）采用100％H2作保護(hù)氣氛，生產(chǎn)效率大大提高；（3）采用金屬封閉爐臺、氣／水組合冷卻罩及優(yōu)化設(shè)計的擴(kuò)散器和對流板改善了鋼板表面質(zhì)量。

全氫罩式爐37圖6.8.2罩式退火爐的退火周期圖6.8.2罩式退火爐的退火周期38松卷退火：各圈帶卷之間有一定的距離退火氣氛自由地與板帶表面接觸，鋼和氣體間也可以進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。優(yōu)點：應(yīng)用：帶鋼表面潔凈度要求很高；需要把化學(xué)反應(yīng)與熱處理聯(lián)系起來。緊卷退火：松卷退火：各圈帶卷之間有一定的距離39（2）連續(xù)退火連續(xù)退火爐中進(jìn)行，分三段：預(yù)熱段：把鋼表面的殘余油脂清除掉。還原段：把表面的氧化鐵皮還原成純鐵層，完成鋼的再結(jié)晶退火。冷卻段：帶鋼冷卻到入鋅鍋的溫度。（2）連續(xù)退火40退火步驟：1)快速加熱到A1溫度線附近或以上。2)在這一溫度下停留很短的時間。3)快速冷卻到約為400℃的過時效溫度或冷卻到室溫。4)幾分鐘的過時效處理。退火步驟：41圖6.9連續(xù)退火的退火過程1-保溫段；2-氣體噴射冷卻；3-快速冷卻；4-過時效段；5-淬火冷卻；6-過時效段（退火）NKK-CAL法圖6.9連續(xù)退火的退火過程NKK-CAL法42圖6.10冷軋薄板連續(xù)退火和罩式退火過程1-連續(xù)退火爐中的帶鋼溫度；2-過時效；3-緊卷退火帶鋼芯部溫度；4-松卷退火帶鋼芯部溫度；5-移去加熱罩，放上冷卻罩優(yōu)點：性能均勻；板形好；表面質(zhì)量好；退火周期短；退火溫度范圍高。缺點：圖6.10冷軋薄板連續(xù)退火和罩式退火過程優(yōu)點：性能43圖6.11罩式退火和連續(xù)退火的退火和冷卻特征參數(shù)圖6.11罩式退火和連續(xù)退火的退火和冷卻特征參數(shù)446.3冷軋板的退火再結(jié)晶規(guī)律

（1）退火溫度的影響圖6.11.1IF鋼再結(jié)晶退火后的硬度變化規(guī)律a-

加熱溫度與硬度（保溫2h）；b-保溫時間與硬度T1-Ti-IF鋼；N1-Ti+Nb-IF鋼6.3冷軋板的退火再結(jié)晶規(guī)律圖6.11.1IF鋼再結(jié)45（2）保溫時間對硬度的影響圖6.11.1IF鋼再結(jié)晶退火后的硬度變化規(guī)律a-

加熱溫度與硬度（保溫2h）；b-保溫時間與硬度T1-Ti-IF鋼；N1-Ti+Nb-IF鋼（2）保溫時間對硬度的影響圖6.11.1IF鋼再結(jié)晶退火后46（3）卷取溫度的影響圖6.11.2熱軋卷取溫度對IF鋼再結(jié)晶溫度的影響（3）卷取溫度的影響圖6.11.2熱軋卷取溫度對IF鋼再476.4冷軋板的再結(jié)晶織構(gòu)

r值的地位及影響r值的因素：鋼板成形最有利的織構(gòu)：111110和111112織構(gòu)，554225次之。鋼板具有優(yōu)異深沖性能的條件：鋼板同時具有等強度111110和111112織構(gòu)的原因：6.4冷軋板的再結(jié)晶織構(gòu)48IF鋼再結(jié)晶織構(gòu)的形成理論定向形成理論：選擇生長理論：

IF鋼再結(jié)晶織構(gòu)的形成理論496.5退火過程對退火帶鋼組織和力學(xué)性能的影響6.5.1退火過程中進(jìn)行的反應(yīng)及對組織、性能的作用影響因素：

（1）冷軋鐵素體組織的再結(jié)晶（2）碳化物、氮化物的溶解及析出（3）鐵素體晶粒度和晶粒形狀（4）位錯密度（5）第二相（6）時效行為6.5退火過程對退火帶鋼組織和力學(xué)性能的影響50圖6.14罩式退火軟鋼薄板中很低的位錯密度圖圖6.14罩式退火軟鋼薄板中很低的位錯密度圖516.5.2罩式退火時的組織形成特征

圖6.17影響鋁鎮(zhèn)靜鋼等溫再結(jié)晶行為的因素6.5.2罩式退火時的組織形成特征圖6.17影響鋁鎮(zhèn)靜鋼52組織特征：(1)粗大、伸長的鐵素體組織。(2)有利的織構(gòu)。(3)很小的位錯密度。(4)氮穩(wěn)定結(jié)合成氮化鋁。(5)相對粗大的滲碳體析出物。力學(xué)性能：低的屈服強度和抗拉強度，非常好的冷成型性能和平整前顯著的、平整后消失的屈服平臺。組織特征：536.5.3連續(xù)退火的組織形成特征

圖6.18連續(xù)退火過程中組織和固溶碳含量的關(guān)系兩階段：第一階段：再結(jié)晶和晶粒長大，包括加熱、保溫和以中等速度冷卻，形成對成型性能很重要的組織和織構(gòu)特征。第二階段：快速冷卻到過時效溫度和過時效處理，決定了組織中的碳化物分布和過飽和固溶的碳含量。6.5.3連續(xù)退火的組織形成特征圖6.18連續(xù)退火過程54圖6.19熱軋帶鋼卷取溫度對冷軋帶鋼再結(jié)晶晶粒度的影響圖6.19熱軋帶鋼卷取溫度對冷軋帶鋼再結(jié)晶55圖6.20冷卻速度對連續(xù)退火薄板時效行為的影響（鋼中含0.036%C和0.0013%N）圖6.20冷卻速度對連續(xù)退火薄板時效行為的影響56組織特征：

（1）更細(xì)小的、球狀的、含有在熱軋帶鋼中就已析出的氮化物；（2）由時效行為確定的碳化物彌散分布的鐵素體組織組織特征：576.2.5冷軋軟帶鋼生產(chǎn)特點

獲得軟鋼的條件：罩式退火：低的加熱速度、高的退火溫度、緩慢的冷卻。特征：晶粒長大、過飽和固溶原子析出、低的屈服強度和抗時效性。連續(xù)退火：高的卷取溫度，對碳含量的要求。 6.2.5冷軋軟帶鋼生產(chǎn)特點58圖6.24卷取溫度對冷軋連續(xù)退火薄板力學(xué)性能的影響圖6.25碳含量對連續(xù)退火薄板晶粒度和力學(xué)性能的影響圖6.24卷取溫度對冷軋連續(xù)退火薄板力學(xué)性能的影響圖6.259圖6.23卷取溫度和退火過程對冷軋軟鋼薄板組織、織構(gòu)和r值的影響圖6.23卷取溫度和退火過程對冷軋軟鋼薄板組織、織構(gòu)和r值6008Al和IF鋼的比較：08Al：IF鋼：含有超過化學(xué)當(dāng)量的鈮和鈦

鋼中不再有固溶的碳和氮

晶粒充分長大，穩(wěn)定的固碳、氮使IF鋼具有抗時效性。

08Al和IF鋼的比較：61圖6.26冷軋壓下率和退火溫度對微合金超深沖鋼(IF鋼)rm值的影響圖6.26冷軋壓下率和退火溫度對微合金超深沖鋼(IF鋼)r626.2.6高強度冷軋帶鋼的生產(chǎn)特點圖6.28考慮抗拉強度、屈服強度和斷裂延伸率變化時各強化機(jī)理的比較6.2.6高強度冷軋帶鋼的生產(chǎn)特點圖6.28考慮抗拉強度63（1）罩式退火冷軋帶鋼：薄板強度由熱軋帶鋼決定，但在冷軋和退火后會或多或少地有所降低。原因：1）晶粒長大和析出物粗化；2）退火溫度升高，位錯密度降低圖6.29鈮含量和鈦含量對熱軋帶鋼和冷軋帶鋼屈服強度的影響1-熱軋帶鋼；2-冷軋帶鋼（1）罩式退火冷軋帶鋼：薄板強度由熱軋帶鋼決定，但圖6.2964圖6.30退火溫度對含0.06%Nb或Ti高強冷軋鋼屈服強度、晶粒度和酸溶合金量的影響（罩式退火）圖6.30退火溫度對含0.06%Nb或Ti高強冷軋鋼屈服強65圖6.31微合金熱軋帶鋼和再結(jié)晶冷軋帶鋼中的碳氮化析出物和位錯強化途徑：微合金元素的析出強化圖6.31微合金熱軋帶鋼和再結(jié)晶冷軋帶鋼中的碳氮化析出物和66

(2)連續(xù)退火薄板：雙相或三相組織強化。馬氏體強化：烘烤硬化：指在200C以下的熱處理過程中，通過很細(xì)小碳化鐵的析出強化獲得有目的的時效。(2)連續(xù)退火薄板：雙相或三相組織強化。675.微合金元素在控制軋制中的作用

HSLA鋼中常用合金元素及夾雜元素分類：1)微合金化元素：鈮(Nb)、釩(V)、鈦(Ti)、鋁(Al)和硼(B)。2)置換元素：硅(Si)、錳(Mn)、鉬(Mo)、銅(Cu)、鎳(Ni)和鉻(Cr)。3)夾雜及硫化物形狀控制的添加元素：磷(P)、硫(S)、鈣(Ca)、稀土金屬(REM)及鋯(Zr)。控制鋼的塑性控制鋼的強度、韌性、相變顯微組織5.微合金元素在控制軋制中的作用

HSLA鋼中常用合金元素68微合金化元素:特點：與碳、氮結(jié)合成碳化物、氮化物和碳氮化物，高溫下溶解，低溫下析出。作用：(1)加熱：阻礙原始奧氏體晶粒長大；(2)軋制：抑制再結(jié)晶及再結(jié)晶后的晶粒長大；(3)低溫：析出強化作用。微合金化元素:695.1溶度積(溶解度乘積)

圖5-1中碳化物和氮化物的溶度積

特點：TiN：VC：NbC和TiC：(2)晶格結(jié)構(gòu)：Al，其余元素；(3)氮化物與碳化物的比較；(4)含鈦鋼：首先形成氮化鈦。5.1溶度積(溶解度乘積)圖5-1中碳化物和氮化70

圖5-2晶粒尺寸與加熱溫度的關(guān)系特點：（1）鈮鋼：（2）釩鋼和Si-Mn鋼：（3）鈦鋼：機(jī)理：沉淀對奧氏體晶粒邊界起釘扎作用使鈦鋼具有高于1250℃的極高的晶粒細(xì)化溫度。圖5-2晶粒尺寸與加熱溫度的關(guān)系特點：715.2控制軋制過程中微量元素碳氮化合物的析出5.2.1各階段中Nb(C、N)的析出狀態(tài)(1)出爐前：加熱到1200C，均熱2h：90%以上鈮都固溶到奧氏體基體中，有極少數(shù)粗大Nb(C、N)沒有固溶到奧氏體中。1260C：保溫30min，Nb(C、N)全部溶解。5.2控制軋制過程中微量元素碳氮化合物72(2)出爐后到軋制前：

在軋制前，從固溶體中析出Nb(C、N)數(shù)量很少。(2)出爐后到軋制前：在軋制前，從固溶體中析出Nb(C、N)73(3)在變形奧氏體中：

圖5-3鋼中析出Nb量與變形量和變形停留時間的關(guān)系Nb(P):沉淀相中的Nb量占鋼中Nb量的%(3)在變形奧氏體中：圖5-3鋼中析出Nb量與變形量和變形74變形溫度對含鈮低合金鋼析出的影響：850880C：變形加劇固溶體的分解，析出粗大的碳氮化物固溶體中含鈮量，析出的碳氮化物沒有參加彌散強化。800700C變形：擴(kuò)散速度，粗大質(zhì)點碳化物析出困難，冷卻過程中析出大量細(xì)小質(zhì)點。變形溫度對含鈮低合金鋼析出的影響：75各階段Nb(C、N)平均析出速度：不同析出溫度的影響：各階段Nb(C、N)平均析出速度：76終軋溫度的影響：高溫軋制后冷卻到相變溫度:鈮的平均析出速度不大、析出顆粒較大（200?左右）。原因:低溫軋制：加大了冷卻過程中鈮的析出速度,析出顆粒細(xì)?。?0100?）。原因:控制軋制就是應(yīng)用這種微細(xì)的Nb(C、N)析出質(zhì)點固定亞晶界而阻止奧氏體晶粒再結(jié)晶，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。終軋溫度的影響：控制軋制就是應(yīng)用這種微細(xì)的Nb(C、N)析出77(4)奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變過程中和在鐵素體內(nèi)Nb(C、N)的析出狀態(tài)1)碳氮化物在和中的溶解度不同相變后，產(chǎn)生快速析出。相間析出（相間沉淀）：冷卻速度大、析出溫度低相間沉淀排間距小析出質(zhì)點也小。析出時間長質(zhì)點長大。2）相變后內(nèi)剩余的固溶鈮繼續(xù)析出，質(zhì)點大小決定于冷卻速度。3）冷卻到室溫，1015％左右的鈮未從鐵素體中析出。(4)奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變過程中和在鐵素體內(nèi)785.2.2影響Nb(C、N)析出的因素(1)變形量和析出時間圖5-6在含有0.06%C、0.041%Nb和0.0040%N的鋼中，變形量對沉淀的影響1-67%變形；2-50%變形；3-33%變形；4-17%變形5.2.2影響Nb(C、N)析出的因素圖5-6在含有079(2)變形溫度圖5-7溫度-時間-沉淀動力學(xué)曲線、形變對沉淀動力學(xué)的影響規(guī)程1：在再結(jié)晶區(qū)變形、發(fā)生了再結(jié)晶規(guī)程2：附加有未再結(jié)晶區(qū)變形、未發(fā)生再結(jié)晶1）析出量相等時，未再結(jié)晶區(qū)軋制所需時間短。原因：2）析出量一定時，在高溫所需等溫時間短，低溫所需等溫時間長。(2)變形溫度圖5-7溫度-時間-沉淀動力學(xué)曲線、形變對80(3)鋼的成分變化曲線鋼號鈮，%氮，%碳，%鉬，%123476320D43D4532675A0.040.040.050.0450.0030.0080.0050.0060.190.100.120.10--0.230.17圖5-8鈮鋼經(jīng)50%變形后在900C時的沉淀圖(3)鋼的成分變化曲線鋼號鈮，%氮，%碳，%鉬，%17632815.3再結(jié)晶的延遲圖5-3中的靜態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)(a)Si-Mn鋼；(b)含0.04%Nb的鋼預(yù)應(yīng)變?yōu)?.50圖5-4中的靜態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)a)含0.08%Ti的鋼；(b)含0.10%V的鋼變形溫度900C預(yù)應(yīng)變?yōu)?.505.3再結(jié)晶的延遲圖5-3中的靜態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)圖582（1）微量元素對動態(tài)再結(jié)晶臨界變形量的影響機(jī)理：1）合金元素偏析于晶粒邊界而引起的溶質(zhì)原子的拖拉作用；2）合金元素的碳氮化合物在晶界沉淀而引起的釘扎作用。圖5-9實驗鋼1000C變形時真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線（1）微量元素對動態(tài)再結(jié)晶臨界變形量的影響機(jī)理：1）合金元素83（2）微量元素對再結(jié)晶數(shù)量的影響圖5-101000C終軋后晶粒再結(jié)晶面積百分率與析出Nb量的關(guān)系（2）微量元素對再結(jié)晶數(shù)量的影響圖5-101000C終84（3）微量元素對再結(jié)晶速度的影響圖5-11鈮對含有0.05%C、1.8%Mn鋼再結(jié)晶速度的影響（3）微量元素對再結(jié)晶速度的影響圖5-11鈮對含有0.0855.3.4微量元素對靜態(tài)再結(jié)晶臨界變形量的影響

圖5-13鈮對奧氏體再結(jié)晶臨界壓下率的影響（1道次）1-加熱溫度1250C，0.13%Nb，晶粒度：1.7級2-加熱溫度1250C，0.03%Nb，晶粒度：2.8級3-加熱溫度1150C，0.03%Nb，晶粒度：2.4級4-加熱溫度1250C，不含Nb，晶粒度：0.4級5.3.4微量元素對靜態(tài)再結(jié)晶圖5-13鈮對奧氏體再結(jié)晶臨865.3.5微量合金元素對再結(jié)晶晶粒大小的影響圖5-15在普碳鋼和含鈮鋼中，單道次的變形量和變形溫度對再結(jié)晶奧氏體晶粒尺寸的影響圖5-14鈮對熱軋1道次后的再結(jié)晶晶粒度的影響（不含鈮鋼和含0.03%鈮的鋼的基本成分相同）1-加熱狀態(tài)下含0.03%Nb的鋼2-加熱到1250C后壓下65%并且再結(jié)晶終了的不含鈮鋼3-加熱到1250C后壓下70%并且再結(jié)晶終了的含0.03%鈮鋼5.3.5微量合金元素對再結(jié)晶晶粒大小的影響圖5-15在87總結(jié)：鈮在奧氏體中存在形式：1)加熱時尚未溶到奧氏體中的Nb(C、N)；2)固溶到奧氏中的鈮；3)加熱時溶解、軋制過程中又由奧氏體中重新析出的Nb(C、N)。軋制的不同階段，其阻止奧氏體再結(jié)晶是不同的?？偨Y(jié)：88圖5-16含鈮鋼在變形50%以后等溫時間內(nèi)的再結(jié)晶與沉淀（0.10%C、0.99%Mn、0.04%Nb、0.008%N）1-100%再結(jié)晶；2-50%再結(jié)晶；3-0%再結(jié)晶；4-20%沉淀；5-50%沉淀；6-75%沉淀；7-100%沉淀圖5-16含鈮鋼在變形50%以后等溫時間內(nèi)的再結(jié)晶與沉淀（895.4晶粒細(xì)化和沉淀硬化

基本化學(xué)成分:0.10%C—0.25%Si—1.50％Mn，加熱溫度及終軋溫度分別為1100℃和780℃，900℃以下的總壓下率為70％。

圖5-5強度和韌-脆轉(zhuǎn)變溫度與含鈮量和含鈦量的關(guān)系鈮的碳化物或氮化物和碳化鈮引起的晶粒細(xì)化和沉淀硬化。后者的強化效果與加熱時溶解的鈮或鈦的含量有關(guān)。5.4晶粒細(xì)化和沉淀硬化圖5-5強度和韌-脆轉(zhuǎn)變溫度與90圖5-60.035%Nb鋼和0.15%Mo-0.035%Nb鋼，強度和韌-脆轉(zhuǎn)變溫度與含鈮量和含釩量的關(guān)系圖5-60.035%Nb鋼和0.15%Mo-0.035%N91(1)Nb：晶粒細(xì)化和中等的沉淀強化。含量<萬分之幾，增大含量不會引起重大改進(jìn)。(2)Ti：含Ti量強烈的沉淀強化產(chǎn)品的強度，晶粒細(xì)化是中等的。含量高時：(3)V：中等程度的沉淀強化和較弱的晶粒細(xì)化，與它的重量百分比成正比。(1)Nb：晶粒細(xì)化和中等的沉淀強化。含量<萬分之幾，增大含92材料加工組織性能控制（第五六章）936冷軋帶鋼的組織性能6.1冷軋帶鋼

特點：(1)生產(chǎn)薄的產(chǎn)品；(2)非常好的表面；(3)屈服強度范圍很寬的材料品種范圍；(4)比熱軋帶鋼好的多的成型性能。

6冷軋帶鋼的組織性能6.1冷軋帶鋼946.1.1多輥軋機(jī)連軋機(jī)組中的變形

變形及伴隨變形的兩個重要過程：潤滑和冷卻。圖6.1連軋機(jī)組圖示

6.1.1多輥軋機(jī)連軋機(jī)組中的變形圖6.1連軋機(jī)組圖示956.1.2冷軋帶鋼的材料性能和表面特性(1)強度及韌性圖6-3軟鋼St14和各種含鈦和鈮微合金鋼的加工硬化曲線l-含鈦微合金高強鋼；2-含鈮微合金高強鋼；3-含鈮Stl4；4-Stl46.1.2冷軋帶鋼的材料性能和表面特性圖6-3軟鋼St1496(2)對軋制織構(gòu)和退火中形成的再結(jié)晶織構(gòu)

r：厚向異性系數(shù)r:厚向異性系數(shù)r在板面上隨方向的變化，決定凸耳的形成程度，不影響板料成形性能。(2)對軋制織構(gòu)和退火中形成的再結(jié)晶織構(gòu)r:厚向異性系數(shù)r97圖6.5冷軋壓下率對軟鋼薄板法向各向異性(rm)的影響(高溫卷取)圖6.4冷軋壓下率對鋁鎮(zhèn)靜鋼薄板織構(gòu)和各向異性值的影響

r-平面各向異性；rm-平均法向各向異性圖6.5冷軋壓下率對軟鋼薄板法向各向異性(rm)的影響(高溫98(3)對第二相的影響 冷軋過程中，基體組織及基體組織中的第二相也通過延伸得以改變。作用：(3)對第二相的影響99（4）很大的摩擦力和很大的剪切應(yīng)力使帶鋼表面產(chǎn)生特別強烈的變形，并導(dǎo)致鋼質(zhì)點的撕裂。（5）帶鋼表面具有一定的粗糙度目的：

圖6.6冷軋后冷硬態(tài)帶鋼表面的裂縫和剝落的鋼屑

（4）很大的摩擦力和很大的剪切應(yīng)力使帶鋼表圖6.6冷軋后冷1006.2

冷軋帶鋼的退火

目的：工藝：退火方式：罩式退火、連續(xù)退火6.2冷軋帶鋼的退火101(1)罩式退火定義：時間:持續(xù)幾天（原因：）。圖6.8罩式退火時帶鋼的退火曲線(1)罩式退火圖6.8罩式退火時帶鋼的退火曲線102特點：（1）氫氣、氮氣和其它氣體混合作為保護(hù)氣體；（2）依靠強制對流傳熱的設(shè)備，鋼卷的升溫加熱主要取決于保護(hù)氣體的對流傳熱和鋼卷本身的傳導(dǎo)傳熱。特點：（1）氫氣、氮氣和其它氣體混合作為保護(hù)氣體；（2）依103全氫罩式爐特點：（1）采用強對流循環(huán)的大功率電機(jī)；（2）采用100％H2作保護(hù)氣氛，生產(chǎn)效率大大提高；（3）采用金屬封閉爐臺、氣／水組合冷卻罩及優(yōu)化設(shè)計的擴(kuò)散器和對流板改善了鋼板表面質(zhì)量。

全氫罩式爐104圖6.8.2罩式退火爐的退火周期圖6.8.2罩式退火爐的退火周期105松卷退火：各圈帶卷之間有一定的距離退火氣氛自由地與板帶表面接觸，鋼和氣體間也可以進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。優(yōu)點：應(yīng)用：帶鋼表面潔凈度要求很高；需要把化學(xué)反應(yīng)與熱處理聯(lián)系起來。緊卷退火：松卷退火：各圈帶卷之間有一定的距離106（2）連續(xù)退火連續(xù)退火爐中進(jìn)行，分三段：預(yù)熱段：把鋼表面的殘余油脂清除掉。還原段：把表面的氧化鐵皮還原成純鐵層，完成鋼的再結(jié)晶退火。冷卻段：帶鋼冷卻到入鋅鍋的溫度。（2）連續(xù)退火107退火步驟：1)快速加熱到A1溫度線附近或以上。2)在這一溫度下停留很短的時間。3)快速冷卻到約為400℃的過時效溫度或冷卻到室溫。4)幾分鐘的過時效處理。退火步驟：108圖6.9連續(xù)退火的退火過程1-保溫段；2-氣體噴射冷卻；3-快速冷卻；4-過時效段；5-淬火冷卻；6-過時效段（退火）NKK-CAL法圖6.9連續(xù)退火的退火過程NKK-CAL法109圖6.10冷軋薄板連續(xù)退火和罩式退火過程1-連續(xù)退火爐中的帶鋼溫度；2-過時效；3-緊卷退火帶鋼芯部溫度；4-松卷退火帶鋼芯部溫度；5-移去加熱罩，放上冷卻罩優(yōu)點：性能均勻；板形好；表面質(zhì)量好；退火周期短；退火溫度范圍高。缺點：圖6.10冷軋薄板連續(xù)退火和罩式退火過程優(yōu)點：性能110圖6.11罩式退火和連續(xù)退火的退火和冷卻特征參數(shù)圖6.11罩式退火和連續(xù)退火的退火和冷卻特征參數(shù)1116.3冷軋板的退火再結(jié)晶規(guī)律

（1）退火溫度的影響圖6.11.1IF鋼再結(jié)晶退火后的硬度變化規(guī)律a-

加熱溫度與硬度（保溫2h）；b-保溫時間與硬度T1-Ti-IF鋼；N1-Ti+Nb-IF鋼6.3冷軋板的退火再結(jié)晶規(guī)律圖6.11.1IF鋼再結(jié)112（2）保溫時間對硬度的影響圖6.11.1IF鋼再結(jié)晶退火后的硬度變化規(guī)律a-

加熱溫度與硬度（保溫2h）；b-保溫時間與硬度T1-Ti-IF鋼；N1-Ti+Nb-IF鋼（2）保溫時間對硬度的影響圖6.11.1IF鋼再結(jié)晶退火后113（3）卷取溫度的影響圖6.11.2熱軋卷取溫度對IF鋼再結(jié)晶溫度的影響（3）卷取溫度的影響圖6.11.2熱軋卷取溫度對IF鋼再1146.4冷軋板的再結(jié)晶織構(gòu)

r值的地位及影響r值的因素：鋼板成形最有利的織構(gòu)：111110和111112織構(gòu)，554225次之。鋼板具有優(yōu)異深沖性能的條件：鋼板同時具有等強度111110和111112織構(gòu)的原因：6.4冷軋板的再結(jié)晶織構(gòu)115IF鋼再結(jié)晶織構(gòu)的形成理論定向形成理論：選擇生長理論：

IF鋼再結(jié)晶織構(gòu)的形成理論1166.5退火過程對退火帶鋼組織和力學(xué)性能的影響6.5.1退火過程中進(jìn)行的反應(yīng)及對組織、性能的作用影響因素：

（1）冷軋鐵素體組織的再結(jié)晶（2）碳化物、氮化物的溶解及析出（3）鐵素體晶粒度和晶粒形狀（4）位錯密度（5）第二相（6）時效行為6.5退火過程對退火帶鋼組織和力學(xué)性能的影響117圖6.14罩式退火軟鋼薄板中很低的位錯密度圖圖6.14罩式退火軟鋼薄板中很低的位錯密度圖1186.5.2