【正文】 (低碳鋼、低碳合金鋼） 控制軋制概念 控制軋制 (Controlled rolling)： 熱軋過程中通過 對金屬加熱制度 、 變形制度和溫度制度的合理控 制 ， 使熱塑性變形與固態(tài)相變結合 ， 獲得細小晶 粒組織 ， 使鋼材具有優(yōu)異的綜合力學性能的軋制 新工藝 。 TMCP(Thermo Momechanical Controlled Processing)： 圖 3l 各種軋制程序的模式圖 CR— 控制軋制； AcC一控制冷卻 圖 32 控制軋制和控制冷卻奧氏體和鐵素體的組織變化模式圖 (軋制溫度向右邊降低 。 上層的組織表示軋制帶來的奧氏體組織的變化 ， 下層表示奧氏體開始相變后不久的組織 ， 特別是下層表示鐵素體核的生成地點 ) 軋制三個階段： 控冷作用： 控制軋制的實質(zhì) ： (1)盡可能降低加熱溫度， 目的： (2)在中間溫度區(qū) (如 900?C 以上 ) 通過反復再結 晶使奧氏體晶粒微細化。 (3)加大奧氏體未再結晶區(qū)的累積壓下量，增加 奧氏體每單位體積的晶粒界面積和變形帶面積。 控制軋制機理： （ 1） HallPetch關系式： （ 1） （ 2）斷口轉(zhuǎn)變溫度 FATT(Fracture Appearance Transition Temperature) ： (2) 210 ??? dk yy ??21??? BdAFAT T 圖 33 多道次軋制時軋制溫度的影響 (實驗室數(shù)據(jù) ) ，各道次壓下率 20％， 9個道次軋制到 20mm 軋制溫度變化范圍 (開始一結束 )為 200?C 圖 34 軋制溫度對鐵素體晶粒直徑、屈服點及斷口轉(zhuǎn)變溫度的影響 實驗室數(shù)據(jù)： ， RT為加熱溫度， FT為終軋溫度 控制軋制的類型： 控制軋制方式示意圖 (a) 奧氏體再結晶區(qū)控軋； (b) 奧氏體未再結晶區(qū)控軋； (c) (?+?)兩相區(qū)控軋 （ 1）奧氏體再結晶區(qū)控制軋制 (又稱 I型控制軋制 ) 條件： 950℃ 以上 ?再結晶區(qū)域變形。 主要目的：對加熱時粗化的初始 ?晶粒軋制 ?再結晶 ??細化 ? 相變后細小的 ?晶粒。相變前的 ?晶粒越細，相變后的 ?晶粒也變得越細。 （ 2） 奧氏體未再結晶區(qū)控制軋制 (又稱為 Ⅱ 型控 制軋制 ) 條件： 950?C～ Ar3之間進行變形 。 目的： ?晶粒沿軋制方向伸長 ， ?晶粒內(nèi)部產(chǎn)生形 變帶 。 晶界面積 ?， ?的形核密度 ? ， 進一步促 進了 ?晶粒的細化 。 (3) (?+?)兩相區(qū)軋制 條件： Ar3點以下軋制 。 目的： 1） 未相變 ?晶粒更加伸長 ， 在晶內(nèi)形成形 變帶 ， 相變形成微細的多邊形晶粒； 2） 已相變后的 ?晶粒變形 ， 于晶粒內(nèi)形成 亞結構 ， 因回復變成內(nèi)部含有亞晶粒的 ?晶粒 。 組織：大傾角晶粒和亞晶粒的混合組織 。 影響：強度升高 ?， 脆性轉(zhuǎn)變溫度 ?（ 亞晶的出 現(xiàn) ） 。 控制軋制三階段示意圖和各階段的組織變化 控制軋制工藝特點 (1)控制加熱溫度 加熱溫度決定軋制前奧氏體晶粒 的大小 ， 溫度越低晶粒越細 。 圖 35 含微量添加元素的奧氏體晶粒成長情況 低溫加熱優(yōu)點： （ 1）避免奧氏體晶粒變粗大。（ 2）縮短延遲冷卻時間，粗軋和精軋幾乎可連續(xù)進行。 缺點：（ 1）要減小板坯的厚度。（ 2）含鈮鋼中鈮未固溶，達不到預期的析出強化效果。 (2)控制軋制溫度 奧氏體區(qū)軋制：要求最后幾道次的軋制溫 度要低。 原因： 低碳結構鋼的終軋溫度： 含 Nb鋼的終軋溫度： (3) 控制變形程度 ： (?+?) 兩相區(qū)軋制：壓下率的增加會使位錯密度增大，亞晶發(fā)達和產(chǎn)生織構等，使鋼材的強度升高，低溫韌性得到改善。 1）軋制不含 Nb的普通鋼 ： 2）軋制含 Nb鋼 ： I型控制軋制原則： 1)連續(xù)軋制，不要間歇，尤其在 ?的高溫側(cè) (動態(tài)再結晶區(qū) ) ， 原因： 2)道次變形量應大于臨界變形量，使全部晶粒能進行再結晶，避免混晶產(chǎn)生。 原因： (4)控制軋后冷卻速度 鋼材于軋后冷卻除采用空冷外，還可以采用吹 風，噴水，穿水等冷卻方式。由于冷卻速度的不 同，鋼材可以得到不同的組織和性能。 控制軋制的效應 (1)使鋼材的強度和低溫韌性有較大幅度的改善 。 原理：細化晶粒 。 常規(guī)軋制工藝：鐵素體晶粒 7～ 8級；控制軋制工藝：鐵素體晶?？蛇_ 12級 ， 直徑可為 5?m。 (2)可節(jié)省能源和使生產(chǎn)工藝簡化 途徑：降低鋼坯的加熱溫度；取消軋后的?；? 理或淬火回火處理。 表 31 36CrSi鋼用控軋工藝和用常規(guī)工藝后的機械性能 機械性能 加工方式 ?b (N/mm2) ? (N/mm2) ?5 (%) ? (%) ? (J／cm2) HRC 高溫控制軋制工藝 常規(guī)工藝 1000?1030 850?850 785?835 600?640 12?14 8 38?46 40?42 60?75 40?45 31 （ 3）可以充分發(fā)揮微量合金元素的作用 常規(guī)軋制，加入 Nb、 V： 控制軋制，加入 Nb、 V： 采用控制軋制工藝時要考慮到軋機的 設備條件 。 動態(tài)再結晶 冷加工： 高溫變形： 真應力 應變曲線由三階段組成： 第一階段：加工硬化及軟化共存，但硬化程度超過軟化程度； 第二階段：發(fā)生動態(tài)再結晶。 動態(tài)再結晶臨界量 ?c ： O A B C 曲線的最大應力值 ?p(或 ?s)、 、 T之間可用 ZenerHollomon因子 Z表示： nARTQZ ?? ?? )/exp(? 式中 Z ：溫度補償變形速率因子； A：常數(shù)； n：應力指數(shù)； Q：變形活化能； R：氣體常數(shù)； T：絕對溫度。 ???? O A B C 為什么金屬的變形應力高于原始狀態(tài) (