軋鋼-控軋控冷第4章

4微合金元素在控軋中的作用4.1如何理解微合金鋼軋制? 從微合金的三個基本屬性來理解：

①在熱軋低碳和超低碳中添加的碳氮化物形成元素，在鋼的加熱和冷卻過程中通過溶解一析出行為對鋼的力學(xué)性能發(fā)揮作用。

②這些元素加入量很少，其總的含量小于0.1％，鋼的強化機制主要是細化晶粒和沉淀硬化。

③必須采用控軋控冷工藝。只有采用控軋工藝，才能使強度和韌性都得到提高。

采用何種微量元素主要考慮其溶解度、第二相析出特點等從而使鋼材的性能發(fā)生變化。根據(jù)理論分析鶴實踐證明，合適的微量元素為Nb、Ti、V。2023/2/314.2Nb（C，N）析出特點2023/2/324.3微量合金元素在控軋控冷中的作用1）加熱時阻止奧氏體晶粒長大：由于微量元素形成高度彌散的碳氮化合物小顆粒，可以對A晶界起固定作用，從而阻止A晶界遷移，組織A晶粒長大。2）抑制A再結(jié)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動態(tài)析出，阻止了A的動態(tài)再結(jié)晶。也阻止了再結(jié)晶發(fā)生數(shù)量及長大。3）細化了F晶粒:一方面阻止了A晶粒長大，一方面阻止A再結(jié)晶，細化了A，從而細化F。4）影響強韌性能：形成細小晶粒及第二相彌散沉淀物，從而既提高強度又提高韌性。2023/2/335中高碳鋼的控軋?zhí)攸c

(1)以鐵素體為主的鋼，以細化鐵素體晶粒來提高強度和韌性，不論采用何種控制軋制方法都可以；

(2)以珠光體為主的鋼，通過控制軋制會使強度降低，韌性提高。其強度降低的原因是由于珠光體片層間距加大，而韌性改善的原因是由于珠光體球直徑減??；

(3)要達到珠光體球直徑減小，必需細化奧氏體晶粒。因此對于珠光體為主的鋼，必須采用再結(jié)晶型控軋。如果采用奧氏體末再結(jié)晶型控軋，會加大珠光體球直徑；

(4)對于中高碳鋼，如果要同時提高強度和韌性，必須不僅進行控制軋制，同時要進行軋后控制冷卻，使珠光體在低溫度下產(chǎn)生，則可得到細片層珠光體，強度、韌性都得到提高；

(5)對于中高碳鋼，控制軋制利控制冷卻的目的不僅只是提高強韌性，有時還有一些其它性能及組織方面的要求。5.1試簡述中高碳鋼的控軋?zhí)攸c？2023/2/346.控軋條件下的變形抗力6.1控軋中組織的變化對變形抗力的影響？（1）控軋中存在的殘余應(yīng)變對變形抗力的影響（2）控軋中廣泛采用的形變-再結(jié)晶，時A晶粒不斷細化，細小的A晶粒也導(dǎo)致變形抗力的升高。（3）控軋中有可能在（A+F）兩相區(qū)軋制，F(xiàn)的存在會改變單一A組織的變形抗力。

2023/2/356.2微量元素對變形抗力的影響？隨著微量元素鈮添加量的變化，在一次加工時變形應(yīng)力的變化。曲線表明變形應(yīng)力隨鈮的增加而增大。在高變形速度時變形應(yīng)力的增加是由于固溶于A的鈮抑制了動態(tài)再結(jié)晶而出現(xiàn)的。在2.1×10-3s-1的變形速度下出現(xiàn)了動態(tài)再結(jié)晶行為。說明鈮的添加促使產(chǎn)生動態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量向高應(yīng)變一側(cè)移動。并提高變形抗力。2023/2/36圖6—3表明隨著鈮、釩、鈦的添加，在兩次變形時的變形應(yīng)力的變化。該圖加熱到1100℃的試樣在1100℃下變形獲得細化的奧氏體再結(jié)晶晶粒后，分別在1000℃和850℃下給于30％變形時所得到的變形應(yīng)力值?？梢婋S著微量元素添加量的增加，變形應(yīng)力增大。鈮、鈦的作用較大，釩的作用較小。使奧氏體變形應(yīng)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℃下形變誘導(dǎo)析出和在變形溫度下析出的Nb（C、N）抑制了A的再結(jié)晶。2023/2/376.3多道次變形對變形抗力的影響已知：道次之間的軟化率反映了靜態(tài)回復(fù)和靜態(tài)再結(jié)晶的進行情況。變形溫度愈高、間隙時間愈長，軟化率愈大。實踐證明：鈮鋼：鈮的存在使A再結(jié)晶開始溫度升高。低于900℃變形，在10S之內(nèi)的間隙里僅發(fā)生回復(fù)過程的軟化。碳鋼：高于800℃，在間隙里立刻發(fā)生再結(jié)晶。結(jié)論： 對鈮鋼在未再結(jié)晶區(qū)的多道次變形不會引起軟化率的大變化，因而有顯著的應(yīng)變積累。 對碳鋼在未再結(jié)晶區(qū)的多道次變形，就可能因應(yīng)變積累而引起再結(jié)晶軟化。2023/2/386.4考慮變形累積效果的變形抗力計算基本思路：利用變形量、變形速度和變形溫度為函數(shù)的變形抗力公式為基礎(chǔ)，用考慮了累積殘余應(yīng)變的有效變形項代替原變形抗力公式中的變形量項，求出考慮變形累積效果時的變形抗力，這種方法類似于冷軋時將前道次應(yīng)變處理成殘余累積的方法。2023/2/397鋼材控制冷卻理論基礎(chǔ)7.1控冷的目的？熱軋鋼材軋后冷卻的目的是為了改善鋼材的組織狀態(tài)，提高鋼材性能，縮短熱軋鋼材的冷卻時間，提高軋機的生產(chǎn)能力。軋后控制冷卻還可以防止鋼材在冷卻過程中由于冷卻不均產(chǎn)生不均勻變形，而使鋼材扭曲或彎曲。2023/2/3107.2如果工藝設(shè)計不考慮控冷后果如何？

高溫終軋的鋼材，軋后處A完全再結(jié)晶狀態(tài)，如果軋后慢冷(空冷)，則變形A晶粒將在冷卻過程中長大，相變后得到粗大的F組織。由于冷卻緩慢，由奧氏體轉(zhuǎn)變的珠光體粗大，片層間距加厚。這種組織的力學(xué)性能是較低的。 對于低溫終軋的鋼材，終軋時奧氏體處于未再結(jié)晶溫度區(qū)域，由于變形影響使Ar3溫度提高，終軋后奧氏體很快就相變，形成鐵素體。這種在高溫下形成的鐵素體成長速度很快。如果軋后采用的是慢冷，鐵素體就有足夠的長大時間，到常溫時就會形成較粗大的鐵素體，從面降低了控制軋制細化晶粒的效果。2023/2/3117.3軋后冷卻分為幾個階段，每個階段的目的？ 一般可把軋后控制冷卻過程分為三個階段，稱為一次冷卻、二次冷卻和三次冷卻(空冷)。三個冷卻階段的冷卻目的和要求是不同的。2023/2/3121）一次冷卻與要求

一次冷卻是指從終軋溫度開始到變形奧氏休向鐵素體開始轉(zhuǎn)變溫度Ar3或二次碳化物開始析出溫度Arcm這個溫度范圍內(nèi)的冷卻控制，即控制其開始快冷溫度、冷卻速度和快冷終止溫度。這一階段控制冷卻的目的是控制變形奧氏體的組織狀態(tài)．阻止A晶粒的長大，阻止碳化物析出，固定因變形而引起的位錯，降低相變溫度、為相變做組織上的準(zhǔn)備。

要求：相變前組織狀態(tài)直接影響相變機制和相變產(chǎn)物的形態(tài)、粗細大小和性能。—次冷卻的開始快冷溫度一般說來越接近終軋溫度，細化變形奧氏體和增大有效晶界面積的效果越明顯。2023/2/3132）二次冷卻與要求

二次冷卻是指從相變開始溫度到相變結(jié)束溫度范圍內(nèi)的冷卻控制。二次冷卻的目的是控制鋼材相變時的冷卻速度和停止控冷的溫度，即控制相變過程，以保證鋼材快冷后得到所要求的金相組織和力學(xué)性能。 圖7—7是含Nb鋼和si—Mn鋼軋后以不同冷卻速度冷卻后的相變組織狀態(tài)。以含Nb鋼為例，經(jīng)一次冷卻后，二次冷卻分別采用空冷(曲線a)、4C／s和10c／s(b和c曲線)三種冷卻速度，在600c以后進行空冷。最后曲線a得到F+P組織，曲線b得到F十B組織，曲線c則得到少量鐵索體和大量貝氏體組織。

要求：根據(jù)不同的目的控制不同的冷速。2023/2/3143）三次冷卻與要求

三次冷卻(空冷)是指相變后至室溫范圍內(nèi)的冷卻。 目的：對于低碳鋼來說相變?nèi)拷Y(jié)束后，冷卻速度對組織沒有什么影響。而對于含Nb鋼在空冷過程中會發(fā)生碳氮化物析出，對生成的貝氏體產(chǎn)生輕微的回火效果。對于高碳鋼或高碳合金鋼相變后空冷時將使快冷時來不及析出的過飽和碳化物繼續(xù)彌散析出。

要求：如相變完成后仍采用快速冷卻工藝，就可以阻止碳化物析出，保持其碳化物固溶狀態(tài)，以達到固溶強化的目的2023/2/3157.4控制冷卻的方式？噴水冷卻噴射冷卻霧化冷卻層流冷卻浸水冷卻管內(nèi)流水冷卻2023/2/316參考復(fù)習(xí)題

1控軋與控冷定義？

2強化與強度的概念？

3強化的類型？

4韌性的定義，產(chǎn)生裂紋的機理（裂紋源和擴展條件）？

5.在變形區(qū)中發(fā)生的動態(tài)再結(jié)晶的三個階段的硬化和軟化過程如