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(gè)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(duì)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(qiáng)化機(jī)制主要是細(xì)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(qiáng)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(diǎn)等從而使鋼材的性能發(fā)生變化。根據(jù)理論分析鶴實(shí)踐證明，合適的微量元素為Nb、Ti、V。2023/2/314.2Nb（C，N）析出特點(diǎn)2023/2/324.3微量合金元素在控軋控冷中的作用1）加熱時(shí)阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)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(duì)A晶界起固定作用，從而阻止A晶界遷移，組織A晶粒長(zhǎng)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(dòng)態(tài)析出，阻止了A的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。也阻止了再結(jié)晶發(fā)生數(shù)量及長(zhǎng)大。3）細(xì)化了F晶粒:一方面阻止了A晶粒長(zhǎng)大，一方面阻止A再結(jié)晶，細(xì)化了A，從而細(xì)化F。4）影響強(qiáng)韌性能：形成細(xì)小晶粒及第二相彌散沉淀物，從而既提高強(qiáng)度又提高韌性。2023/2/335中高碳鋼的控軋?zhí)攸c(diǎn)

(1)以鐵素體為主的鋼，以細(xì)化鐵素體晶粒來提高強(qiáng)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(huì)使強(qiáng)度降低，韌性提高。其強(qiáng)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小；

(3)要達(dá)到珠光體球直徑減小，必需細(xì)化奧氏體晶粒。因此對(duì)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(huì)加大珠光體球直徑；

(4)對(duì)于中高碳鋼，如果要同時(shí)提高強(qiáng)度和韌性，必須不僅進(jìn)行控制軋制，同時(shí)要進(jìn)行軋后控制冷卻，使珠光體在低溫度下產(chǎn)生，則可得到細(xì)片層珠光體，強(qiáng)度、韌性都得到提高；

(5)對(duì)于中高碳鋼，控制軋制利控制冷卻的目的不僅只是提高強(qiáng)韌性，有時(shí)還有一些其它性能及組織方面的要求。5.1試簡(jiǎn)述中高碳鋼的控軋?zhí)攸c(diǎn)？2023/2/346.控軋條件下的變形抗力6.1控軋中組織的變化對(duì)變形抗力的影響？（1）控軋中存在的殘余應(yīng)變對(duì)變形抗力的影響（2）控軋中廣泛采用的形變-再結(jié)晶，時(shí)A晶粒不斷細(xì)化，細(xì)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(huì)改變單一A組織的變形抗力。

2023/2/356.2微量元素對(duì)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(shí)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(shí)變形應(yīng)力的增加是由于固溶于A的鈮抑制了動(dòng)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(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為。說明鈮的添加促使產(chǎn)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量向高應(yīng)變一側(cè)移動(dòng)。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(shí)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(xì)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(shí)所得到的變形應(yīng)力值。可見隨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(duì)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(jìn)行情況。變形溫度愈高、間隙時(shí)間愈長(zhǎng)，軟化率愈大。實(shí)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(duì)鈮鋼在未再結(jié)晶區(qū)的多道次變形不會(huì)引起軟化率的大變化，因而有顯著的應(yīng)變積累。 對(duì)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(jì)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(xiàng)代替原變形抗力公式中的變形量項(xiàng)，求出考慮變形累積效果時(shí)的變形抗力，這種方法類似于冷軋時(shí)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(shí)間，提高軋機(jī)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(jì)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(zhǎng)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(duì)于低溫終軋的鋼材，終軋時(shí)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(zhǎng)速度很快。如果軋后采用的是慢冷，鐵素體就有足夠的長(zhǎng)大時(shí)間，到常溫時(shí)就會(huì)形成較粗大的鐵素體，從面降低了控制軋制細(xì)化晶粒的效果。2023/2/3117.3軋后冷卻分為幾個(gè)階段，每個(gè)階段的目的？ 一般可把軋后控制冷卻過程分為三個(gè)階段，稱為一次冷卻、二次冷卻和三次冷卻(空冷)。三個(gè)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(gè)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(zhǎng)大，阻止碳化物析出，固定因變形而引起的位錯(cuò)，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(jī)制和相變產(chǎn)物的形態(tài)、粗細(xì)大小和性能?！卫鋮s的開始快冷溫度一般說來越接近終軋溫度，細(xì)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(shí)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(jìn)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(duì)于低碳鋼來說相變?nèi)拷Y(jié)束后，冷卻速度對(duì)組織沒有什么影響。而對(duì)于含Nb鋼在空冷過程中會(huì)發(fā)生碳氮化物析出，對(duì)生成的貝氏體產(chǎn)生輕微的回火效果。對(duì)于高碳鋼或高碳合金鋼相變后空冷時(shí)將使快冷時(shí)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(dá)到固溶強(qiáng)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(qiáng)化與強(qiáng)度的概念？

3強(qiáng)化的類型？

4韌性的定義，產(chǎn)生裂紋的機(jī)理（裂紋源和擴(kuò)展條件）？

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