【大学资料】控轧控冷与热模拟（第三部分）.ppt

控轧控冷与热模拟衣海龙轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(东北大学)1.钢材的强韧性能1.1强韧性能的概念1.2强韧性能的定量关系式1.3影响强韧性能的主要因素2.钢材的控制轧制与控制冷却2.1控制轧制的概要2.2钢材热轧过程中的组织性能变化2.3控制轧制的类型2.4轧制工艺参数的控制3.控制轧制技术的进展1.钢材的强韧性能1.1强韧性能的概念断面收缩率Ψ％－拉伸前后试样横截面的相对减缩量延伸率δ％－拉伸前后试样的相对伸长量。因集中变形受试样形状和尺寸的制约国标规定拉伸试样的尺寸比例应为L0/D0=5或10所以对应长短试样分别标为δ5或δ10冲击韧性根据位错塞积理论导出著名的Hall－Petch关系式如下：－晶内变形阻力：－晶界性质影响的阻力系数；d－晶粒直径大小。二、珠光体的数量、大小及分布在钢材轧制过程中如能有效控制这些碳、氮化合物的析出行为（数量、大小、形状和分布状态等）则可以充分发挥微合金化元素对钢材施行细晶强化和析出强化的双重作用。铌、钒、钛三种微合金元素对铁素体/珠光体钢晶粒细化、沉淀强化的影响规律如下图所示。所谓控制轧制就是在调整钢材化学成分的基础上通过对轧制过程中的温度制度、变形制度和轧后冷却制度等进行有效控制显著改善钢材微观组织获得具有良好综合力学性能的钢铁材料。第二次世界大战期间为改善船板的低温韧性比利时、瑞典等国钢铁厂所采用的“低温大压下”技术奠定了控制轧制工艺的雏形。五十年代末Nb、V、Ti等微合金化元素的应用推动了控制轧制工艺技术的日趋成熟。控制轧制技术可以说是20世纪最伟大的科技进步成果之一目前控制轧制技术已成为国内外钢材生产的主导工艺；随着超细晶粒钢等的研究开发新一代控制轧制工艺技术已经出现。2.2钢材热轧过程中的组织性能变化Ⅰ阶段：动态回复变形的开始阶段加工硬化速率较大随应变继续增加软化速率增大部分位错消失、亚晶形成曲线趋于平缓Ⅱ阶段：动态再结晶随变形量增加金属内部畸变能增加达到一定程度时驱动形变奥氏体产生动态再结晶Ⅲ阶段：动态再结晶稳定阶段动态再结晶全部完成后继续变形时应力基本不变或呈规律的稳定状态热加工过程中所形成的不稳定组织在热加工的间隙时间内或加工后的缓冷过程中将继续发生静态软化。以右图所示0.68％C钢780℃对应不同应变值变形后保温不同时间的软化规律如下：(a)当变形量远小于静态再结晶的临界变形量时加工硬化组织不能完全消除的软化过程为：静态回复(b)当变形量大于静态而小于动态再结晶的临界变形量时软化过程为：静态回复＋静态再结晶(c)当变形量刚超过动态再结晶的临界变形量时软化过程为：静态回复＋亚动态再结晶＋静态再结晶(d)当变形量达到动态再结晶稳定阶段的变形量时软化过程为：静态回复＋亚动态再结晶0.68%C钢不同变形量时的软化行为Q345钢不同温度不同变形量时的奥氏体组织再结晶奥氏体的长大过程变形温度和变形量对含铌钢再结晶行为和再结晶晶粒直径的影响再结晶软化曲线示例轧制后奥氏体晶粒（1）奥氏体再结晶区变形阶段t≥950℃对加热时粗化的奥氏体晶粒反复进行轧制并反复再结晶后使之得到细化（2）奥氏体未再结晶区变形阶段t＝950℃-Ar3奥氏体晶粒沿轧制方向伸长、压扁晶内产生形变带这种加工硬化状态的奥氏体具有促进铁素体相变形核作用（3）奥氏体＋铁素体两相区变形阶段t<Ar3相变后为大角度晶粒和亚晶粒的混合组织（2）轧制温度的控制轧制温度主要是强调对精轧温度区间的控制精轧区温度越高奥氏体晶粒越粗大相变后易出现魏氏组织一般要求最后几道次的轧制温度要低终轧温度尽可能地接近奥氏体开始转变的温度对低碳结构钢约为830℃或更低些对含铌钢可控制在730℃左右。（3）变形量的控制：通常要求在低温区保证足够的变形量在再结晶区轧制时要求道次变形必须大于临界变形量并采用不间隔的连续轧制。由于普碳钢的未再结晶区间很窄为实现完全再结晶、避免混晶组织出现必须充分重视道次变形量的设定而含铌钢在720－950℃的较宽温度区间内应变均可以累积因此更重视总变形量的设定。(a)冷却制度的控制主要包括冷却开始温度、冷却速度和冷却终了温度的合理控制：当奥氏体的有效晶界面积较大即终轧温度较高奥氏体晶粒比较粗大时冷却速度过