控轧控冷对普碳钢组织性能影响的研究

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控轧控冷对钢板质量的影响

总第２８３期２０１９年第７期ＨＥＢＥＩＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹＴｏｔａｌＮｏ.２８３２０１９ꎬＮｕｍｂｅｒ７控轧控冷对钢板质量的影响王丽云ꎬ王㊀俊ꎬ王丽霞ꎬ侯㊀蕾ꎬ张振兴ꎬ赵文革(河钢集团唐钢公司中厚板材有限公司ꎬ河北唐山０６３０００)摘要:针对微合金化的低合金高强度结构钢Ｑ３９０Ｂ的性能特点ꎬ设计了４种控轧控冷方案ꎬ研究了第二相析出的时机和形态ꎬ以及对钢板表面质量的影响ꎮ结果表明:采用ＣＲ＋ＡＣＣ轧制工艺ꎬ二次开轧温度ɤ８６０ħꎬ终轧温度７８０~８３０ħꎬ终冷温度６１０~６５０ħꎬ并开启后段强冷模式ꎬ生产的板材综合力学性能最佳ꎮ同时认为Ｐ㊁Ｓ㊁Ｏ等杂质元素的富集及其夹杂物是造成钢板表面裂纹的首要原因ꎬ通过控制出钢温度㊁保护浇注等措施ꎬ钢板表面裂纹率由０.３１％降至０.１７％ꎮ关键词:微合金钢ꎻ控轧ꎻ控冷ꎻ夹杂物ꎻ表面裂纹中图分类号:ＴＧ１４２.１㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ文章编号:１００６－５００８(２０１９)０７－００４５－０５ｄｏｉ:１０.１３６３０/ｊ.ｃｎｋｉ.１３－１１７２.２０１９.０７１２ＩＮＦＬＵＥＮＣＥＯＦＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤＲＯＬＬＩＮＧＡＮＤＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤＣＯＯＬＩＮＧＯＮＳＴＥＥＬＰＬＡＴＥＱＵＡＬＩＴＹＷａｎｇＬｉｙｕｎꎬＷａｎｇＪｕｎꎬＷａｎｇＬｉｘｉａꎬＨｏｕＬｅｉꎬＺｈａｎｇＺｈｅｎｘｉｎｇꎬＺｈａｏＷｅｎｇｅ(ＨｅａｖｙＰａｔｅＣｏ.ꎬＬｔｄ.ｏｆＨＢＩＳＧｒｏｕｐＴａｎｇｓｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙꎬＴａｎｇｓｈａｎꎬＨｅｂｅｉꎬ０６３０００)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍｉｃｒｏａｌｌｏｙｅｄｌｏｗａｌｌｏｙｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔｅｅｌＱ３９０Ｂꎬｆｏｕｒｓｃｈｅｍｅｓｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｒｏｌｌｉｎｇａｎｄｃｏｏｌｉｎｇｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ.Ｔｈｅｔｉｍｉｎｇａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄｐｈａｓｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓｈｅｅｔａｒｅｔｈｅｂｅｓｔｂｙａｄｏｐｔｉｎｇＣＲ＋ＡＣＣｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓꎬｃｏｎｔｒｏｌ￣ｌｉｎｇｓｔａｒｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄｒｏｌｌｉｎｇɤ８６０ħꎬｆｉｎｉｓｈｉｎｇｒｏｌｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ７８０~８３０ħꎬａｎｄｆｉｎ￣ｉｓｈｉｎｇｃｏｏｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ６１０~６５０ħꎬａｎｄｏｐｅｎｉｎｇｔｈｅｓｔｒｏｎｇｃｏｏｌｉｎｇｍｏｄｅｉｎｂａｃｋｓｅｃｔｉｏｎ.ＡｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅꎬｉｔｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔｏｆｉｍｐｕｒｉｔｙｅｌｅｍｅｎｔｓｓｕｃｈａｓＰꎬＳꎬＯａｎｄｔｈｅｉｒｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓａｒｅｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｃａｕｓｅｏｆｐｌａｔｅｓｕｒｆａｃｅｃｒａｃｋ.Ｂｙｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔａｐｐｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇｐｏｕｒｉｎｇꎬｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｒａｃｋｒａｔｅｏｆｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｆｒｏｍ０.３１％ｔｏ０.１７％.ＫｅｙＷｏｒｄｓ:ｍｉｃｒｏ－ａｌｌｏｙｅｄｓｔｅｅｌꎻｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｒｏｌｌｉｎｇꎻｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｃｏｏｌｉｎｇꎻｉｎｃｌｕｓｉｏｎꎻｓｕｒｆａｃｅｃｒａｃｋ收稿日期:２０１８－１２－２８作者简介:王丽云(１９８２－)ꎬ女ꎬ工程师ꎬ２００７年毕业于河北理工大学金属材料工程专业ꎬ现在河钢集团唐钢中厚板材有限公司从事技术质量方面的工作ꎬＥ－ｍａｉｌ:２６３０７０１７７＠ｑｑ.ｃｏｍ０㊀引言㊀㊀Ｎｂ㊁Ｔｉ是现代钢铁产品生产中被广泛应用的微合金元素ꎬ结合ＴＭＣＰ工艺可大幅提高产品的强度㊁冲击韧性及焊接性能ꎮ微合金化主要是通过细化奥氏体及最终组织的晶粒ꎬ并形成弥散分布的析出相颗粒来达到强化目的ꎮＴＭＣＰ作为一种降低合金消耗㊁降低成本的有效手段ꎬ该技术在热轧带钢㊁中厚板㊁棒线材及Ｈ型钢工业生产中得到了广泛的应用[１]ꎮ㊀㊀本文通过研究微合金化低合金高强度钢在控轧控冷过程中第二相的析出行为及其相互关系ꎬ制定最终生产工艺ꎬ保证钢板表面质量及物理性能ꎮ１㊀试验材料及方案１.１㊀试验材料㊀㊀试验钢种为低合金高强度结构钢Ｑ３９０Ｂꎬ化学成分见表１ꎮ５４总第２８３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＨＥＢＥＩＹＥＪＩＮ表１㊀Ｑ３９０Ｂ钢的化学成分ｗｔ％Ｔａｂ.１㊀ＣｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＱ３９０Ｂｓｔｅｅｌｗｔ％元素ＣＳｉＭｎＰＳＮｂＴｉ含量０.１４~０.１８０.１２~０.２５１.４５~１.５５<０.０２０<０.０１００.０２５~０.０４００.０１０~０.０２５㊀㊀按照表１中的成分进行冶炼ꎬ采用步进式加热炉四段加热ꎬ均热段温度１２２０~１２６０ħꎬ双机架轧制ꎬ成品厚度７０ｍｍꎮ对比控轧控冷工艺对钢板性能及表面质量的影响ꎮ１.２㊀控轧控冷工艺的选择㊀㊀控制轧制的核心在于细化奥氏体和最终组织的晶粒ꎮ根据Ｑ３９０Ｂ钢种的性能特点ꎬ粗轧阶段选用奥氏体再结晶型轧制工艺ꎬ精轧阶段采用奥氏体未再结晶型控轧工艺[２]ꎮ㊀㊀粗轧阶段在自发的再结晶区域轧制ꎬ是变形与再结晶同时进行的阶段ꎮ利用粗轧机轧制力大的有利条件ꎬ在高温区采取尽可能大的道次压下量ꎬ提高道次变形量ꎬ以增加奥氏体再结晶数量ꎬ细化晶粒ꎮ㊀㊀精轧阶段在奥氏体未再结晶的区域轧制ꎬ此阶段采用大的道次变形量ꎬ达到细化铁素体晶粒和珠光体球团尺寸的目的ꎬ总变形率大于等于３５％~６０％ꎮ㊀㊀轧后控制材料的冷却速度可以细化相变前的奥氏体组织ꎬ阻止或延迟碳化物在冷却过程中过早析出ꎬ使其在铁素体中弥散析出ꎬ提高强度ꎮ同时减小珠光体团的尺寸ꎬ细化珠光体片层间距ꎬ改善钢材包括塑性㊁韧性等在内的综合力学性能[３]ꎮ为了方便对比ꎬ制定了４种控轧控冷方案ꎬ如表２所示ꎮ表２㊀控轧控冷方案Ｔａｂ.２㊀Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｒｏｌｌｉｎｇａｎｄｃｏｏｌｉｎｇｓｃｈｅｍｅ方案轧制工艺二次开轧温度/ħ终轧温度/ħ终冷温度/ħ水组数ＡＣＣ冷却方式１号ＣＲ＋ＡＣＣɤ９００７８０~８３０－０空冷２号ＣＲ＋ＡＣＣɤ９００８００~８４０６４０~６８０８~１２前段３号ＣＲ＋ＡＣＣɤ８６０７８０~８３０６１０~６５０１０~１４中段４号ＣＲ＋ＡＣＣɤ８６０７８０~８３０６１０~６５０１０~１４后段(强冷区域)２㊀物理性能及组织分析２.１㊀相变机理㊀㊀随着冷速的增加ꎬ变形条件下的先共析铁素体含量逐渐减少ꎬ形状为沿奥氏体晶界析出的仿晶型细条状ꎮ冷却速度越大ꎬ铁素体晶粒越细小ꎬ数量也越少ꎮ这是由于冷速的提高ꎬ奥氏体中的缺陷相应增加ꎬ使贝氏体铁素体形核区相应增加ꎬ致使组织细化ꎮ形变促进了连续冷却时的铁素体相变ꎬ使相变开始和结束温度均提高ꎬ铁素体转变曲线向左上方移动ꎮ提高冷速抑制了长程扩散ꎬ降低了界面迁移和组织长大速率ꎮ同时ꎬ在较高的冷速下ꎬ先共析铁素体(包括多边形铁素体㊁针状铁素体等)和贝氏体组织的长大过程受到抑制ꎬ使得最终显微组织变得更细小均匀[４]ꎮ㊀㊀由于钢中含有Ｎｂ㊁Ｔｉ等微合金元素ꎬ使过冷奥氏体的稳定性提高ꎬＮｂ㊁Ｔｉ均为强碳化物形成元素ꎬＴｉ形成不易固溶的ＴｉＮꎬＮｂ形成Ｎｂ(ＣꎬＮ)ꎬ在连续冷却相变中增加了贝氏体铁素体的形核点ꎬ扩大贝氏体相变区ꎮ而且在变形中对位错具有钉扎作用ꎬ提高了钢板的强度[５]ꎮ２.２㊀物理性能对比㊀㊀分别制取４种方案的拉伸试样ꎬ并进行力学性能测试ꎬ结果如图１所示ꎮ㊀㊀由图１可知ꎬ４种轧制方案所得试样的屈服强度３６６~４５３ＭＰａꎬ抗拉强度５４２~６９２ＭＰａꎬ断后伸长率２４.５％~２９％ꎬ均符合产品性能要求ꎻ随着冷却强度的提高ꎬ在强度提升的同时ꎬ伸长率没有明显下降ꎮ其中ꎬ４号方案试样的屈服强度㊁抗拉强度和断后伸长率均优于其他方案试样ꎬ因此ꎬ采用后段冷却模式可以获得最佳的综合力学性能ꎮ６４河北冶金㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年第７期图１㊀力学性能对比Ｆｉｇ.１㊀Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ２.３㊀金相组织对比㊀㊀分别制取４种轧制工艺的金相试样ꎬ经过磨制后用４％的硝酸酒精浸蚀ꎬ在光学显微镜下观察金相组织ꎬ结果如图２所示ꎮ图２㊀不同工艺条件下试样的金相组织(５００ˑ)Ｆｉｇ.２㊀Ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓａｍｐｌｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ(５００ˑ)㊀㊀由图２可以看出ꎬ１号工艺采用空冷ꎬ最终组织由多边形铁素体和珠光体构成ꎮ２号㊁３号工艺采用ＡＣＣ前部＋中部冷却模式ꎬ最终组织晶粒比空冷模式明显变小ꎮ４号工艺采用后部冷却方式ꎬ最终组织主要由铁素体＋贝氏体组成ꎮ可以发现ꎬ随着冷却速度的增大ꎬ高温相变组织(ＰＦ㊁Ｐ)逐渐减少ꎬ低７４总第２８３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＨＥＢＥＩＹＥＪＩＮ温相变组织(ＡＦ㊁Ｂ)增多ꎮ由于相变强化的作用使得试验钢强度提高ꎬ同时随冷速增大晶粒尺寸逐渐减小ꎬ实现了细晶强化ꎮ细晶强化既有利于提高钢板的强度ꎬ也有利于韧性的提高ꎮ㊀㊀此外ꎬ对比１号和４号工艺可知ꎬ采用轧后水冷模式ꎬ最终得到的组织仍然以铁素体为主ꎬ且晶粒更加细小ꎮ因此ꎬ在提高试验钢的强度的同时ꎬ断后伸长率并没有降低ꎮ３㊀表面质量影响３.１㊀表面裂纹㊀㊀４种轧制方案整体表面质量良好ꎬ有个别钢板出现表面裂纹ꎬ具体形貌如图３所示ꎮ主要原因为钢中添加微量Ｎｂ元素可显著提高再结晶温度㊁细化晶粒ꎬ有利于提高钢的工艺性能及使用性能ꎬ但降低钢的高温塑性ꎬ增加铸坯表面的裂纹率ꎮ同时ꎬ钢中杂质元素的存在ꎬ破坏了基体连续性ꎬ也增加了铸坯表面裂纹产生的几率ꎮ图３㊀钢板表面裂纹Ｆｉｇ.３㊀Ｓｕｒｆａｃｅｃｒａｃｋｏｆｓｔｅｅｌｐｌａｔｅ㊀㊀在钢板裂纹处取样ꎬ经过磨制后ꎬ用４％的硝酸酒精浸蚀ꎬ观察显微组织ꎬ如图４所示ꎮ图４㊀裂纹处形貌及金相组织Ｆｉｇ.４㊀Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｃｒａｃｋ㊀㊀由图４可以看出ꎬ裂纹最深处距表面１.５ｍｍꎬ基体组织为铁素体＋珠光体ꎬ晶粒度为８.５级ꎮ㊀㊀在缺陷处通过扫描电镜分析ꎬ发现存在:ＳｉＯ２和ＣａＣＯ３夹杂ꎬ如图５所示ꎮ这类夹杂物在用硅铁和Ａｌ脱氧时很容易出现ꎮ脱氧元素如Ａｌ㊁Ｃａ和Ｓｉ等优先氧化ꎬ氧化产物发展成为非金属夹杂物ꎮ钢中ＳｉＯ２夹杂的尺寸在２０~１００μｍ(图５)ꎬ成串分布在钢板中ꎮ钢中Ａｌ２Ｏ３夹杂的尺寸在２０~３０μｍꎬ其形态也呈颗粒状成串分布在钢板中心ꎬ如图６所示ꎮ图５㊀ＳｉＯ２夹杂扫描结果Ｆｉｇ.５㊀ＳｃａｎｎｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｏｆＳｉＯ２ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ８４河北冶金㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年第７期图６㊀Ａｌ２Ｏ３夹杂扫描结果Ｆｉｇ.６㊀ＳｃａｎｎｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｏｆＡｌ２Ｏ３ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ３.２㊀裂纹的形成机理㊀㊀坯料在凝固过程中ꎬ由于成分过冷和选分结晶作用ꎬＰ㊁Ｓ㊁Ｏ等杂质元素向心部扩散且富集在晶界上ꎬ中心处等轴晶界上成为先共析铁素体优先析出的部位ꎬ杂质富集降低了铁素体晶界的界面能ꎬ使该处断裂韧度降低[６]ꎮ而先共析铁素体中的硫化物或氧化物夹杂成为应力集中点ꎬ再加上轧制过程不断变化的轧制力作用ꎬ导致微孔的生成并长大ꎬ最终导致裂纹的产生[７]ꎮ㊀㊀其次ꎬ钢中加入Ｎｂ㊁Ｔｉ等元素ꎬ这些元素在连铸过程中向心部移动并弥散析出Ｎｂ(ＣꎬＮ)㊁Ｔｉ(ＣꎬＮ)或Ｎｂ㊁Ｔｉ与其他元素析出的复合相ꎬ使心部因析出物的弥散分布而硬化ꎬ更易导致应力集中于原奥氏体晶界上的先共析铁素体带ꎬ加剧了裂纹的萌生和扩展[８]ꎮ㊀㊀综上ꎬＰ㊁Ｓ㊁Ｏ等杂质元素的富集及其导致的夹杂物ꎬ是造成钢板裂纹的首要原因ꎮ采取相关优化措施ꎬ可降低钢板裂纹产生的几率ꎮ３.３㊀优化措施㊀㊀为预防此类裂纹的出现ꎬ在炼钢工序ꎬ重点控制夹杂物的形成ꎮ主要措施如下:㊀㊀(１)控制好出钢温度ꎬ尽量避免高温出钢ꎮ㊀㊀(２)规范出钢操作ꎮ出钢时ꎬ维持好出钢口的形状ꎬ保证钢流不散流或过细ꎬ减小钢液与大气的接触面积并缩短出钢时间ꎬ避免钢水二次氧化ꎮ钢水二次氧化会增加钢中细小氧化物夹杂的含量ꎬ及钢中大型氧化物夹杂Ａｌ２Ｏ３的数量[９]ꎮ㊀㊀(３)做好保护浇注ꎬ使用浸入式水口ꎬ避免敞开浇注ꎮ㊀㊀(４)结晶器液面使用保护渣覆盖ꎬ起到抑制钢液吸气ꎬ吸收钢液排除夹杂物的作用[１０]ꎮ３.４㊀优化效果㊀㊀通过控制出钢温度ꎬ采用保护浇注等措施ꎬ降低了钢中夹杂物的形成几率ꎬ板材表面质量得到改善ꎬ钢板裂纹率由０.３１％降低至０.１７％ꎮ４㊀结语㊀㊀开启ＡＣＣ强冷区域冷却模式ꎬ试验钢组织中出现了硬相组织针状铁素体和贝氏体ꎬ晶粒尺寸细化ꎬ晶粒内部位错显著增加ꎬ析出物粒子更为细小ꎬ更好地发挥了钢的相变㊁细晶强化㊁位错强化和析出强化潜力ꎮ可以改善钢材包括塑性㊁韧性等在内的综合力学性能ꎮ㊀㊀钢中添加微量Ｎｂ元素增加铸坯表面的裂纹率ꎬ可采用保护浇注等措施控制夹杂物的产生ꎬ从而降低表面裂纹产生几率ꎮ参考文献[１]王国栋ꎬ刘振宇ꎬ熊尚武ꎬ等.高强度低合金钢的控制轧制与控制冷却[Ｍ]ꎬ北京:冶金工业出版社ꎬ１９９２:２５~４２. [２]郭仁辉ꎬ韩毅ꎬ邓想涛.新一代ＴＭＣＰ条件下钛微合金化Ｑ４６０钢种开发[Ｊ].河北冶金ꎬ２０１８ꎬ(１１):１７~２０.[３]胡达新ꎬ王家军ꎬ杨志刚ꎬ等.Ｍｎ－Ｂ系贝氏体钢冷却曲线及组织观察[Ｊ]汽车技术ꎬ１９９５(１):２７~３０.[４]徐伟.４２ＣｒＭｏ钢控轧工艺试验[Ｊ].河北冶金ꎬ２０１７ꎬ(１０):４８~５０. [５]ＣｏｔａＡＢꎬＭｏｄｅｎｅｓｉＰＪꎬＢａｒｂｏｓａＲꎬＳａｎｔｏｓＤＢꎬＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＣＣＴｄｉａｇｒａｍｓｂｙｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｎＨＳＬＡｂａｉｎｉｔｉｃｓｔｅｅｌｓｕｂｍｉｔ￣ｔｅｄｔｏｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔ[Ｊ].ＳｃｒｉｐｔａＭａｔｅｉａｌｓＴｒｎａｓａｃｔｉｏｎｓＪＩＭꎬ１９９１ꎬ３２(８):７１５~７２８.[６]ＳｕｚｕｋｉＫꎬＭｉｙａｇａｗａＳꎬＳａｉｔｏＹｅｔａ１.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍｉｃｒｏａｌｌｏｙｅｄｎｉｔｒｉｄｅｆｏｒｍｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓｏｎｐｒｅｅｉｐｉｔａｔｉｏｎｏｆｅａｒｂｏｎｉｔｒｉｄｅａｎｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａ￣ｔｕｒｅｄｕｃｔｉｎｕｏｕｓｌｙｃａｓｔｌｏｗｃａｒｂｏｎＮｂｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｓｔｅｅｌｓｔａｂ[Ｊ].１ＳＩＪＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌꎬ３５(１９９５)ꎬ(１):３４.[７]王大宝.中厚板微裂纹成因分析[Ｊ].炼钢ꎬ２０００ꎬ(２):１５~１７. [８]吴巍.含铌㊁钛船板钢中板微裂纹研究[Ｊ].钢铁ꎬ２００２ꎬ(３７):４１. [９]孙胜英.中厚板表面裂纹的金相分析[Ｊ].河北冶金ꎬ２０１０ꎬ(２):４８. [１０]常愕ꎬ于学斌ꎬ袁己百.连铸过程中钢液二次氧化的研究[Ｊ].连铸ꎬ２００３ꎬ(１):８.９４。

20MnSi钢控轧控冷对钢材性能影响的研究

20M nSi钢控轧控冷对钢材性能影响的研究马占福1　赵西成2　张志刚1　张淑琴1(1.新疆八一钢铁股份有限公司;2.西安建筑科技大学)摘　要:　通过对20M nSi钢控轧控冷工艺的研究,得出采用合理的控轧工艺及轧后对终轧温度、冷却速度、终冷　温度的合理调节及控制,对钢材的性能产生影响,来提高钢材的强度、硬度、韧性,降低脆性。

根据对试验数据的　分析,制定出合理的控轧控冷工艺制度。

　关键词:　控制轧制;控制冷却;盘条螺纹钢;热变形P roperty R esearch of Screw Bar du ring Con tro lled Ro llingand Con tro lled Coo ling after Ro llingM a Zhanfu,Zhao X icheng,Zhang Zh igang and Zhang shuqinAbstract:　D uring the research of20M nSi steel by Contro lled Ro lling and Contro lled Coo ling(CRCC) technique,the conclusi on is reasonable contro lled ro lling techno logy and coo rdinati on and contro lling ofthe final ro llingtemperature,coo ling speed,final coo ling temperature after ro lling,i m p roving the stressand toughness、tenacity,eli m inate brittleness.A cco rding to the analysis of the test data,get the reasona-ble techno logy of Contro lled Ro lling and Contro lled Coo ling.Key words:　contro lled ro lling;contro lled coo ling;Screw bar;ho t strain1　前言控制轧制和轧后控制冷却工艺是一项提高钢材强韧性的先进技术,即采用比常温低的压下制度和轧后的控温制度,使钢材热变形与相变有机结合,得到所需要的组织状态。

钢材控轧控冷工艺的技术研究及应用

控轧控冷工艺的技术研究及应用李薇（沈阳工业大学材控12级，17835289）[摘要 ]介绍了控轧控冷的机理，控制轧制的优缺点。

控制轧制与传统轧制的比较；由于各种钢种以及用户对产品性能的要求越来越高，使得控制轧制应用的必要性逐渐增大。

高速线材轧制中应用的主要是控制冷却工艺，该技术的核心是通过对加热温度控制、轧前水冷、精轧机内水冷、精轧机组后水冷、风冷线温控等参数实现控制轧制。

由于线材的轧制速度相比其它都较高，在生产中产生的变形热也相对较高，实现控制冷却尤为重要，控制加热温度，在轧制的道次间使用间断冷却，保证产品的综合性能。

在板带材中应用的控制轧制技术的核心是在轧制过程中通过控制加热温度、轧制过程、冷却条件等工艺参数,改善钢材的强度、韧性、焊接性能。

该项技术问世20年来,经过不断地完善和巩固,已经逐步扩展应用到海洋结构用钢、线棒材、型材等各个领域。

[关键词]控轧控冷机理；特点；必要性；工艺参数；扩展应用高速线材；加热温度；控轧控冷Abstract :Describes the mechanism of controlled rolling and cooling to control the rolling of th e advantages and disadvantages. Controlled rolling compared with the traditional rolling; bec ause of various steel and users are increasingly demanding high performance, making the nee d for the application of controlled rolling increases. Application of high-speed wire rod rollin g is mainly controlled cooling process, the technology is the core temperature control by heati ng, cooling before rolling and finishing mill in water-cooled, water cooled after finishing mill, cooling line temperature and other parameters to achieve controlled rolling .As compared to t he other wire of the rolling speed is high,the deformation generated in the pooduction of heat is relatively high,the cooling is particularly important to achieve control,control heating temp erature,the rolling is particularly important to achieve control,control heating temperture,the rolling of the use of intermittent cooling between passes,to ensure that the intergrated produc t properties (tensile strength, hardness, etc.). In the application of plate and strip rolling techn ology is the core of the control during rolling by controlling the heating temperature, the rolli ng process, the cooling conditions, process parameters, to improve the steel's strength, toughn ess, weldability. Advent of this technology for 20 years, through continuous improvement and consolidation, has been gradually extended to the marine structural steel, wire rods, profiles a nd other fields.Keywords: mechanism,characteristics,necessity,process parameters,extension usin g the high speed wire rod, heating temperature,controlled rolling and cooling1引言控制轧制（C-R）和控制冷却（C-C）技术的研究始于1890年二次世界大战的德国，当时科研人员对钢铁产品的加热工条件、材质及显微金相组织之间的关系进行了非系统的零散研究。

冷却速度对中强度普通碳钢显微组织的影响.

冷却速度对中强度普通碳钢显微组织的影响.分类号编号Xxxxxxxxxxx毕业论文（设计）冷却速度对中强度普通碳钢显微组织的影响Effect of Cooling Rate on Microstructure of Median-Strength Ordinary Carbonize Steel申请学位：工学学士院系：机电工程系专业：金属材料工程姓名：潘海冲班级：文金084-1学号：xx指导老师：xxx2012年5月20日Xxxxxxx冷却速度对中强度普通碳钢显微组织的影响姓名： xxxxxx导师： xxxxx2012年5月20日Xxxxxxxxxxxxxxxx毕业论文（设计）任务书院（系）：机电工程系[摘要]冷却是热处理在工件加工工序中最重要的一个环节。

在冷却过程中工件内部显微组织会发生相变。

冷却速度大小的控制对显微组织的定向改变起着至关重要的作用。

合理的控制冷却速度能得到所希望的组织，达到性能的要求。

随着工业技术的快速发展，市场对钢件性能的要求也在不断提高，选择适当的冷却速度对钢件的性能的改善很重要。

在现实生产过程中，钢件本身的性能往往无法达到预期的要求。

研究冷却速度对中强度普通碳钢显微组织的影响，目的就是为了更好地控制过冷奥氏体转变为珠光体、贝氏体、马氏体或它们的混合组织。

研究发现，在一定范围内，冷却速度越大，相变所发生开始和结束的温度下降越明显，组织中铁素体的含量也就越少，晶粒会明显细化，强度和韧性方面有所改善。

因此，研究冷却速度对中强度普通碳钢显微组织性能的影响，可以更好地满足人们在使用中对钢件性能的要求。

[关键词]冷却速度；显微组织；相变；性能[Abstract]Cooling heat treatment in workpiece procedure is one of the most important link.In the process of cooling the workpiece internal microstructure will change phase.Cooling rate control on Microstruture of directional change plays a vital role in.Reasonable controlled cooling rate can get the desired tissue,reaching performance requirements.With the rapid development of industrial technology,the market for steel performance requirements are also rising,selection of apprppriate cooling rate on steel parts of the performance improvement is very important.In the real production process,the steel itself performance often cannot achieve the desired pequirements.Study of cooling rate on strength microstructure,the purpose is to better control the supercooled austenite transforms into pearlite,bainite ,martensite or their mixed organization.A study reveals,within certain range,the larger the cooling speed,phase change occurred in the beginning and end of temperature drop is more obvious,in ferrite content is less obviously,grain refinement,strength and toughness is improved.Therefore,study on the cooling speed on the strength of ordinary carbon steel microstruture performance influence,can better meet the needsof people in the use of steel components performance requirements.[Key words] cooling rate; microstructure; phase change; performance目录一、绪论 (1)（一）碳钢在生产生活中占有重要的地位 (1)（二）热处理中的冷却速度 (1)（三）常见的几种冷却方式 (1)1 .平衡冷却 (1)2 .恒速冷却 (1)3 .变速冷却 (2)4 .等温冷却 (2)二、冷却速度对中强度普通碳钢孕育期的影响 (2)（一）冷却速度与孕育期关系的规律 (2)（二）孕育期与显微组织的关系 (4)三、常规冷却速度对中强度普通碳钢显微组织的影响 (5)（一）冷却速度对晶粒度和晶粒数的影响 (5)1.冷却速度对晶粒度的影响 (5)2.冷却速度对晶粒数的影响 (5)（二）冷却速度对晶体相变影响的特点 (6)（三）不同冷却速度下的金相组织 (7)1.冷却速度对铁素体组织影响 (7)2.冷却速度对贝氏体组织影响 (8)（四）淬火条件下的碳钢显微组织 (9)1.淬火介质的选取 (9)2.淬火冷却速度对碳钢性能的影响 (9)3.淬火冷却速度对晶体组的影响 (10)（五）冷却速度过快带来的负面影响 (10)1.魏氏体组织的生成 (10)2.阻止魏氏体生成的方法 (11)四、超快冷却对中强度普通碳钢显微组织的影响 (11)（一）超快冷却对碳钢性能的影响 (11)（二）超快冷却对碳钢显微组织的影响 (12)结论 (14)致谢 (15)参考文献 (16)一、绪论（一）碳钢在生产生活中占有重要的地位中国拥有悠久的金属材料史，上至几千年前就发现了人类对金属的使用。

控轧控冷工艺参数对B微合金化中碳钢组织的影响

ａｒｉｏｎａｙａｅａａｌｂｅｔｍｐｏｅｔｅｐａｔｅｏｍａｉｎｏｔｅ．ｔｇａｎｂｕｄｒｒｖｉｌｏｉｒｖｈｌｓｉｄｆｒｔｆＢｓｅ１ａｃｏＭａｅｉｌＩｄｘＢＭｉｒａｌｙｎｄｕＣｒｏｔｅ．ＨｏｏｒｓｉｎＴｓ．ＳｒｃｕｅＤｅｅｏｍｅｔｔｒａｎｅｃｏｌｉｇＭｅｉｍ— ａｂｎＳｅ１ｏｔＣｍｐｅｓｏｅｔｔｔｒｖｌｐｎｕ
ＹｕｎＷｕｕ．ＺｏｎｎｕＱｉｎａｈａｈｕＨｅｇａｄＦａｇ
（ｏቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｅｏｔｉｓｃｎｅａｄＥｇｎｅｉｇｕａｎｖｒｔ，Ｃａｇｈ１０２Ｃｌｇｆｅａｉｃｎｎｉｅｒ，ＨｎｎＵｉｓｙｈｎｓａ８）ｅＭａｒｌＳｅｎｅｉ４０
关键词Ｂ微合金化中碳钢热压缩试验组织演变
ＥｆｅｔｏｎｒｌｎｇＲｏｌｇａｄＣｏｌｎｒｍｅｅｓｏｔｕｔｒｆｃｆＣｏｔｏｌｌｎｎｏｉｇＰａａｉｉｔｒｎＳｒｃｕｅ０ＭｉｒａｌｙｄＭｅｉｍ — ｒｏｔｅｆＢｃｏｌｅｏｄｕＣａｂｎＳｅｌ
ＡｂｔａｔＤｅｅｏｍｅｔｏｔｃｕｅｏｃｏｌｙｎｄｕｃｒｏｔｅ％：０３ｓｒｃｖｌｐｎｆｒｔｒｆｍｉｒａｌｉｇｍｅｉｍ—ａｂｎｓｅｌ（ｓｕｏ．２～０３Ｃ．０１～０００．８０．０．１Ｂ．≤

控轧控冷工艺对X100管线钢组织和性能的影响

ＡｓａｔＴｅｃｎｒｌｄｒｌｎｄｃｏｎｓｆｒ．ｂＴｉｏｌｙｎｏｉｌｅｓｅ（．５Ｃｌ８Ｍ，ｂｔｃｈｏｔｌｌｇａｏｌｇｅｔＶＮ．ｉｅａｏｉｇｒｏｅｏｉｎｉｔａｏｍｒｌＸ１０ｐｐｉｅｌ００７，＿４ｎｅｎｔ
０２Ｍｏ．５）ｈｓｂｅａｒｅｕｙｑ３０ｍｍｏｌｍｉｎｌｂｒｔｒ．Ｒｅｕｔｓｏｅｈｔｗｔｎｔｏｉｇｔｍｐｒｔｒａｅｎｅｒｉｄｏｔｂｂ５４ｒｌｌｉａｏａｏｙｓｌｈｗｄｔａｉｈｉｉａｒｌｎｅｅａｕｅｓｉｌ１１０℃ ．ｆｉｈｎｍｐｒｔｒ０９０ ℃ ａｄｅｄｃｌｇｔｍｐｒｔｒ０～４０ ℃ ｔｅｓｒｃｕｅｏｏｔｅｓｅ０ｉｓｉｇｔｅａｕｅ８０ｎｅ０ｎｎｏｉｎｅｅａｕｅ１０ＯｈｔｔｒｆｕＸ１０ｓｅｌＷａａ－ｉｕａｒｔ＋ｇａｕａａｎｔ．ｗｒｂｉｉｎｄｗｉｅｒａｉｇｆｉｈｎｍｐｒｔｒｈｔｃｕｅｆｅｎ￣ｎｈｃｌｒｅｒｅｆｉｒｌｒｂｉｉ１ｅａｎｔｎｅｏｅ：ａｔｄｃｅｓｎｎｓｉｇｔｅａｕｅ，ｔｅｓｒｔｒｎｄａｄｓｅｇｈｉｅｕｉｔｏｔｅｎｒａｅｗｔｅｒａｉｇｅｄｃｏｉｇｔｍｐｒｔｒｈｔｎｔｃｅｓｄｂｔｔｅｔｕｈｅｓｏｔｅｅｒａｅ．ＴｅｆｅＨｅｅｓｄ．ｉｄｃｅｓｎｎｏｌｓｈｎｅｅａｕｅｔｅｓｒｇｈｉｒａｅｕｈｏｇｎｓｆｓｅｌｃｅｄｈｅｎｄｓｏｔｍｏｌｎｒｃｓｒＸ１０ｐｐｌｅｓｅｌＳｆｉｈｎｍｐｒｔｒ５ ℃ ｗｔｎｏｌｇｔｍｐｒｔｒｏ ℃ ．ｐｉｍｕｈｔｏｒｉｇｐｏｅｓｆ０ｉｅｉｔｅｎｓｉｇｔｏｎｉｉｅｅａｕｅ８０ｉｅｄｃｏｎｅｅａｕｅ２０ｈｉＭａｅｌＩｄｘＸ１０ＰｐｌｅＳｅｌｏｔｏｌｄＲｌｎｎｏｌｇＰｏｅｓｔｃｕｅｔＨａｎｅ０ｉｅｉｔｅ，ＣｎｒｌｏｉｇａｄＣｏｉｒｃｓ，Ｓｒｔｒ，ＭｅｈｎｅｒｐｒｅｎｅｎｕｅａｉａＰｏｅｔｓｌｉ

控制冷却参数对普碳钢组织性能的影响

第２８卷４期
文章编号：０４— ７２０４３７— ４
控制冷却参数对普碳钢组织性能的影响
方琪韩，峰，孙伟赵德文吴，，迪
（．内蒙古科技大学材料与冶金学院，蒙古包头１内０４１２１００；．包头钢铁（团）司带钢厂，集公内蒙古包头
１００）１０４
０４１；．东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，宁沈阳１００３辽
关键词：控制冷却；中厚板；细化晶粒；力学性能
中图分类号：Ｇ４．Ｔ１２１文献标识码：Ａ
摘
要：以普碳｛为研究对象，冈对ＧＳ后的板材进行控制冷却实验．结果表明，Ｕ采用轧后自动控制冷却系统进行控
ＢａａｏｏｇｎｇＧｒｕｐ，Ｂａｔｕ０１０１ｏｏ４０，Ｃｈｉａ；ｎ３．ＴｈＳｔｔＤｅＬａｏａｏｙｏＲｏｌａｄＡｕｔｍａｉｎ，ＮｏｔａｔｒＵｎｖｒｉｙ，Ｓｎｙｎｅａｅｙｂｒｔｒｆｌｉｎｇｎｏｔｏｒｈｅｓｅｎｉｅｓｔｈｅａｇ
Ｉｆｕｎｅｏｏｔｏｌｄｃｏｉｇｐｏｅｓｏｉｒｓｒｃｕｒｎｅｃｆｃｎｒｌｏｌｒｃｓｎｍｃｏｔｕｔｅｌｅｎａｄｍｅｈｎｃｌｐｏｅｔｅｆｐａｅｎｃａｉａｒｐｒｉｓｏｌｔ
ｐｏｅｍｅｈｎａｐｏｅｉ．ｈｃａｉｌｒｐｒｅｆａｂｎｓｅｒｓ３０ｒｅｏａｏａｓｎａｄｏ２５ｇａｅｒｃａｉｌｒｐｒｅＴｅｍｅｈｎｃｏｅｔｓｏｃｒｏｔｌｏｅｔＱ９ＤｇａｆｔｎｌｔｄｒｓｒＱ９ｒ．ｖｃｔｓａｐｉｅｏｄｎｉａｆｍｄ

控轧控冷技术在钢材生产中的应用

控轧控冷技术在钢材生产中的应用马明珍（辽宁科技大学，材料成型及控制工程）[摘要]：钢材生产的控制轧制、控制冷却及其相结合的TMCP 技术是改善组织和力学性能的重要手段。

控制轧制用于控制奥氏体晶粒大小和形态,控制冷却用于控制相变组织类型，促进了细化晶粒和相变强化。

本文简述了控制轧制和控制冷却在管线材成产、中厚板生产、棒线材生产中的应用。

分析了目前国内TMCP的现状以及发展前景及趋势。

[关键词]：控制轧制；控制冷却；组织；管线材；中厚板；棒线材Application of controlled rolling and controlled cooling in steel production（Institute of equipment manufacturing of Liaoning Technology School,Yingkou,1233010109）Abstract：Medium plate production of controlled rolling and controlled cooling and TMCP of combining technology is important means to improve organization and mechanical properties. Control is used to control the austenite grain size and shape of rolling, controlled cooling is used to control the phase transition of tissue types, promoted the refine the grain size and phase transformation strengthening. This article has summarized the controlled rolling and controlled cooling in the plate to produce, the application of the wire rod, tube, wire production. Analysis of the current domestic status quo and the development prospect and trend of TMCP.Key Words:Controlled rolling; Controlled cooling; Organization; The thick plate; Tube wire; Rod wire1．引言：21世纪80年代以来，高速线材的轧制速度己突破100m/s,由于轧制速度的提高，导致轧件的温升增加，使终轧温度高于1000℃，线材成品表面的氧化铁皮增多、晶粒粗大、钢材的显微组织和机械性能极不均匀。

控轧控冷工艺对X70钢板组织及性能的影响

０前言
根据Ｘ０管线钢的性能要求，７采用了低ｃ高、Ｍ、ｓ和Ｎ、Ｔ、ｏｎ低ｂＶ、ｉＭ复合微合金化的成分设
计。降低碳含量有助于改善钢的冲击韧性、塑性、
成形性能和焊接性能，的含碳量还可以减轻钢低
Ｘ０７是一种微合金高强度管线钢，采用控轧
第１７卷第６期
２１０１年１２月
宽厚板
ＷｌＥＡＮＤＨＥＡＶＬＥＤＹＰＡＴ
Ｖ１１Ｎ．ｏ．７．ｏ６Ｄｅｅ１ｅ２１ｃｎｂｒ０１。１・
・
试验研究・
控轧控冷工艺对Ｘ０钢板７组织及性能的影响
ａｉｕｒｅｉｓａｏｔａｄｇｏｅｈｉｒｐｒｅ．ｃｅａｒｔａｍｊｒａｌｉ
ＫｅｗｏｄＣｎｒｌｄｒｌｎｏｔｏｌｄｃｏｉｇ，Ｘ０，Ａｃｅａｒｉｙｒｓｏｔｏｅｏｌｇｃｎｒｌｏｌｉｅｎ７ｉｕｒｆｒｅｌｅｔ
ＷｕＨａａｇｕｉｏｅａｄＴｎｕｊｎｕｇｎ，ＨａＸａｈｎａｇＧｏｕ
（ｙｎｒｎａｄＳｅｌＣ．ｔ）ＷｕａｇＩｏｎｔｅｏＬｄ
ＡｂｔａｔＢｓｄｏｈｎｌｓｓｏｈｆｃｆｃｎｒｌｄｒｌｎ／ｏｔｏｅ￣ｌｇｐｏｅｓｐｒｍｅｅｈｎｅｓｒｃａｅｎｔｅａａｙｉｆｔｅｅｅｔｏｏｔｏｌｏｌｇｃｎｒｌｄｃｉｒｃｓａａｔｒｃａｇｓｅｉｌｎ

控制冷却对紧凑式热带生产低碳钢的组织和性能的影响

Ｃ０．Ｏ４６
表１试样的成分（ｔ％ｗ）
Ｓｉ０．０３６Ｍｎ０．７１Ｐ０．０１Ａ１０．３０Ｎ０．Ｏ０４
２实验结果及讨论．
２１板的纽织和性能．
两种试样力学实验的结果如下：１号样的ｃ为ｒｓ２０ａ而２号样的屈服强度达到了３６ａ强度明显偏４ＭＰ，０ＭＰ，高。利于冷轧或冲压工艺。不
相中的碳含量。按照国家标准对两种试样在钢卷相应的位
置取样，成拉伸试样，力学实验机测量其屈服强度。做在
是继氧气转炉炼钢、连续铸钢之后钢铁工业最重要的革命
性技术之一［因其具有投资少、产成本低、耗小的优１］。生能点。到了迅速的发展。得与传统的厚板坯冷却后重新加热再轧制的工艺相比，具有同样成分的ＣＰ热轧钢板经历了不同的热加工过程。Ｓ主要表现在：ＳＣＰ热轧钢板是经过薄板坯连铸一均热一连轧一卷曲工序生产的。连铸坯没有经过冷却到室温再加热的过程．有凝固组织状态的薄板坯经约１０￣均热后具１０Ｃ的直接进行轧制。且在轧制过程中采用更大的道次压下率：并
摘
２４０）４００
要：文通过对马钢ＣＰ厂采用两种不同冷却工艺生产的低碳钢薄带材进行对比研究，现控制冷却工艺对材料的屈本Ｓ发

控轧控冷对普碳钢组织性能影响的研究

控轧控冷对普碳钢组织性能影响的研究Hessen was revised in January 2021控轧控冷对普碳钢组织性能影响的研究摘要：介绍了控轧控冷的基本思想和工艺原理，并对比了不同控轧控冷条件下所得到材料的力学性能和晶粒尺寸，验证了控轧控冷技术的一些基本原理，也说明了控轧控冷技术会成为生产高性能钢材的必然趋势。

关键词：控轧控冷；普碳钢；力学性能；晶粒尺寸1.前言控制轧制和控制冷却技术，即TMCP，被称为20世纪钢铁行业最伟大的发明。

也正是由于TMCP的快速发展，才出现了各种各样高质量优良的钢材，支撑社会的发展和进步[1]。

所谓控制轧制，就是控制热轧条件,在奥氏体(γ) 的基体上形成高密度的铁素体(α) 晶核，从而在相变后，达到细化钢材的组织结构。

换言之，即为对奥氏体硬化状态的控制，通过变形在奥氏体中积累大量的能量,在轧制过程中获得处于硬化状态的奥氏体,为后续的相变过程中实现晶粒细化做准备。

为了突破控制轧制的限制,同时也是为了进一步强化钢材的性能,在控制轧制的基础上,又形成了控制冷却技术。

控制冷却的核心思想,是通过控制钢材的冷却速度，同样达到控制硬化奥氏体相变过程的目的,以进一步细化铁素体晶粒,以及通过相变强化得到贝氏体等强化相,进一步改善材料的性能。

实现控制冷却的主要媒介是冷却水[2]。

2.实验材料及实验方法本实验采用普碳钢做实验材料，分为4组。

坯料的原始厚度是28mm。

钢坯加热温度为1150℃，出炉后采用450热轧实验轧机经过5道次轧制获得2mm左右的钢板，其间运用红外线测温仪测量钢材温度从而达到控制轧制的目的，具体的压下规程（考虑轧机弹跳）和轧制温度见表1和表2.表1.热轧变形制度（考虑轧机弹跳）道次 1 2 34 5轧后厚度/mm 15 8 4控制冷却方案Ⅰ为轧后空冷，主要应用于1号钢和2号钢，冷却方案Ⅱ为轧后水冷，应用于3号和4号钢。

表2.热轧温度及冷却方式表编号轧制温度/℃开冷温度/℃冷却方式1 2 3 4 51120 1060 1000 950 900预定1 1120 1059 1026 996 896 863 空冷1120 1060 1000 950 800预定实际2 1122 1076 1007 858 864 805空冷1120 1060 1000 950 900预3 1104 1023 1021 1006 903 776水冷1120 1060 1000 950 800预定4 1080 1055 1020 952 875 745水冷3．实验结果与讨论试验结果在实验钢上按照国家标准取宽为的轧向拉伸试样，之后在拉伸试验机进行拉伸试验，试验结果如图1.沿钢板轧向取V冲击试样进行常温冲击实验,试验结果如图2所示。

控轧控冷

关于对控轧控冷与正火的认识1、TMCP技术TMCP(Thermo Mechanical Controlled Processing: 热机械控制工艺)技术是以控制轧制和控制冷却技术相结合的特点，也就是低温轧制和在线热处理的综合处理手段，在控制形变组织的基础上，又控制随后的冷却速度，获得理想的相变组织。

其要点是将连铸坯低温加热到1000℃左右，在具有较小晶粒的奥氏体区开始轧制，在适当的Ar3温度附近的亚稳态奥氏体区或γ+α两相区变形。

随后控制冷却，使加工后未再结晶组织进行恒温转变，通过晶粒内变形带上形成的大量晶核，实现细晶铁素体的转变。

在同样的变形量下，恒温转变温度越低，铁素体的形核率越高，组织晶粒越细。

TMCP技术的实质就是传统的形变热处理工艺在轧制生产中在线完成，从而得到高强度化及高韧性化。

各种轧制程序的模式图，如图1—1所示：（1）控制轧制的类型[3]控制轧制(Controlled Rolling)是通过严格控制热轧工艺参数，充分发挥微合金元素的作用，以达到细化晶粒、改善钢的组织结构和机械性能的目的，从而可直接轧制成材和取消一些热处理工序，取得节能降耗的效果。

最初的控制轧制是在奥氏体低温区进行大的压下量，它是指在比常规轧制温度稍低的条件下，采用强化压下和控制冷却措施来提高热轧钢材的强度和韧性等综合性能的一种轧制方法。

现在人们对控制轧制广义地解释为是通过微合金化处理，从轧前的加热到最终轧制道次结束为止的整个轧制过程实行最佳控制的全新工艺，以控制奥氏体状态和相变产物的组织状态，达到改变钢板的综合机械性能的目的。

控制轧制技术多用于结构钢生产中，因为对结构钢的要求是高强度、高韧性和良好的焊接性能。

而为使结构钢获得最佳综合性能，最好的方法是使钢的晶粒细化，主要是细化铁素体晶粒，它可以通过两种途径来完成:一种是细化奥氏体晶粒，然后通过相变得到细化的铁素体晶粒;另一种是直接细化铁素体晶粒。

这两种方法的机理是不同的，细化奥氏体的机理首先要细化原始奥氏体晶粒，即从加热温度、加热时间和加入微量合金元素这三方面入手，然后采用形变再结晶的方法。

控制轧制及控制冷却技术在型钢生产中的应用

控制轧制及控制冷却技术在型钢生产中的应用一、导言在当今工业领域中，钢铁工业一直扮演着不可或缺的角色。

而型钢作为钢铁产品中的重要一员，其质量和性能的提升一直是企业和行业追求的目标。

控制轧制及控制冷却技术作为一种重要的生产工艺，对型钢的生产和性能提升具有重要意义。

本文将从控制轧制和控制冷却技术在型钢生产中的基本原理、关键技术和应用实例等方面展开探讨，旨在深入了解这一主题的重要性和具体应用。

二、控制轧制技术控制轧制技术是指钢铁生产中利用先进的控制系统和设备，对轧制过程中的参数进行精确控制，以获得高质量、高性能的型钢产品的一种技术。

这项技术最早应用于薄板生产领域，后来逐步在型钢生产中得到推广和应用。

1. 温度控制：在轧制过程中，控制轧制技术可以通过对钢坯的温度进行精确调控，以保证轧制过程中的塑性变形性能，从而得到均匀、细腻的晶粒结构。

2. 形状控制：利用控制轧制技术可以对轧制过程中的轧辊、模具等设备进行精确控制，获得符合设计要求的型钢截面形状和尺寸精度。

3. 轧制力控制：控制轧制技术可以实现对轧制力的实时监测和调节，避免轧制过程中的过度变形，并保证产品的尺寸和形状精度。

三、控制冷却技术控制冷却技术是指在型钢生产过程中，通过对冷却过程的控制，使钢材在冷却过程中获得理想的组织和性能。

这项技术的应用可以有效提高型钢的强度、韧性和耐磨性等性能，同时降低产品的变形和裂纹率。

1. 冷却介质控制：通过选择不同的冷却介质和控制冷却速度，可以使型钢获得不同的组织和性能，如马氏体组织、贝氏体组织等，从而满足不同领域对型钢性能的要求。

2. 温度控制：在控制冷却技术中，对冷却过程中的温度进行精确控制，可以有效控制组织相变，并获得理想的力学性能，如强度、韧性等。

3. 冷却速度控制：通过对型钢冷却速度进行控制，可以获得不同的组织和性能，如快速冷却可以获得细小的组织和高强度，而缓慢冷却则可以得到较好的塑性和韧性。

四、控制轧制及控制冷却技术在型钢生产中的应用实例1. 控制轧制技术在型钢生产中的应用：某钢铁企业引进了先进的控制轧制系统和设备，通过对轧制过程中的温度、形状和轧制力等参数进行精确控制，生产出了高精度、高强度的型钢产品，受到了市场的广泛认可。

钢材控制轧制和控制冷却技术

钢材控制轧制和控制冷却技术材控14卢玉厚钢材的控制轧制和控制冷却技术卢玉厚材冶学院材料成型及控制工程 118【摘要】控制轧制和控制冷却技术，在提高钢材综合力学性能、开发新品种、简化生产工艺、节约能耗和改善生产条件等方面，取得了明显的经济效益和社会效益。

近三十年以来，控制轧制和控制冷却技术在国外得到了迅速的发展，各国先后开展了多方面的理论研究和应用技术研究，并在轧钢生产中加以利用，明显的改善和提高了钢材的强韧性和使用性能，为了节约能耗、简化生产工艺和开发钢材新品种创造了有力条件。

控制轧制是指在热轧过程中，通过对金属加热、轧制和冷却的合理控制，使范性形变与固态相变过程相结合，以获得良好的晶粒组织，使钢材具有优异的综合性能的轧制技术。

控制冷却是指热加工后对钢材进行的旨在控制相变组织和钢材性能的冷却技术。

【关键词】控制轧制技术控制冷却技术特点应用发展趋势Abstract：Controlled rolling and controlled cooling technology, to improve the comprehensive mechanics performance of steel, the development of new varieties, simplify the production process, save energy and improve production conditions, etc., have achieved obvious economic benefits and social benefits. For nearly 30 years, controlled rolling and controlled cooling technology obtained the rapid development in foreign countries, and countries successively carried out various theoretical research and applied technology research, and tries to use in the production of steel rolling, the obvious improve and enhance the tenacity of steel and the use of performance, in order to save energy consumption, simplify production process and development of new steel varieties created favourable conditions. Control is to point to in the hot rolling process of rolling, based on the reasonable control of the metal heating, rolling and cooling, and make the plastic deformation combined with solid phase change process, in order to obtain good grain organization, make steel has excellent comprehensive performance of the rolling technology. Controlled cooling means to control phase change of steel after hot working organization and performance of the steel cooling technology.Key Words：Control rolling technology；Characteristics of controlled cooling technology；application；development trend1.引言近代工业发展对热轧非调质钢板的性能要求越来越高,除了具有高强度外 ,还要有良好的韧性、焊接性能及低的冷脆性。

控轧控冷工艺对HY420钢板组织性能的影响

（ｃ）一４Ｏ。【冲，打功图２４０ｍｍＨＹ４２０钢板力学性能和工艺参数的三维曲面图
（ａ）川服强度
２８０
２６０
是
２４０７５
图３６０ｍｍＨＹ４２０￣板力学性能和工艺参数的三维曲面图
％
一
钢种
ＨＹ４２０：Ｃ
：ｃ＋６
Ｃ
Ｓｉ
Ｍｎ
】．４８
Ｐ
Ｏ．００４
Ｓ
Ｏ，００１
其他微合金元素
添加
００７
＋— Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ
—
０。２
＋
± 、
ｌ５
５
表２非线性回归方程的Ｐ值和ｐ值
目前，我国ＥＨ３６以下的海洋工程用钢虽然基织研究，分析＿『控轧控冷丁艺参数对低碳微合金钢本实现了国产化，但关键部位所用高强度、高韧ＨＹ４２０板材力学性能的影响。根据实验相关标准要性、耐腐蚀、易焊接、抗层状撕裂的４２０ＭＰａ级海洋求，综合考虑成分没计理论及成品性能要求，采用Ｔ程用钢仍完全依赖进口。ＴＭＣＰ工艺是在高强度海低碳、高锰以及Ｎｂ、Ｔｉ微合金化成分体系，设计并
作者单位：莨Ｉ钢铁股份有限公司制造管理部，上海２０１９００
巷篷茁荨
４１■
岔巍茁善
Ⅱ墨冒目田目
表１实验用ＨＹ４２Ｏ钢的化学成分（质量分数）

轧后控冷对高强钢组织和力学性能的影响

ＥｆｆｅｃｔｏｆＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＣｏｏｌｉｎｇａｆｔｅｒＲｏｌｌｉｎｇｏｎＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＨｉｇｈＳｔｒｅｎｇｔｈＳｔｅｅｌ
ＬＵＯＹｉ
（，，，，）ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｅｎｔｅｒｏｆＷｕｈａｎＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄＷｕｈａｎＨｕｂｅｉ４３００８０Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ＃１ｉｓｔｅｍｐｅｒｅｄｂａｉｎｉｔｅ＋ａｓｍａｌｌａｍｏｕｎｔｏｆｆｅｒｒｉｔｅ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆ＃２ａｎｄ＃３ａｒｅ
，ｔｅｍｐｅｒｅｄｂａｉｎｉｔｅ．Ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｆｏｒｍｅｒｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｌａｔｔｅｒｔｗｏｓｔｅｅｌｓａｓｆｅｒｒｉｔｅａｐｐｅａｒｓ．Ｔｈｅｆｉｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｏｆｔｅｍｐｅｒｅｄｂａｉｎｉｔｅｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅｔｅｓｔｓｔｅｅｌｓａｒｅｌａｔｈｂａｉｎｉｔｅ＋ｔｅｍｐｅｒｅｄＭ／Ａｉｓｌａｎｄａｎｄｎａｎｏｓｃａｌｅ εＣｕｗｉｔｈｄｉｓｐｅｒｓｅｄ
：（），ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｒｅｅｔｅｓｔｓｔｅｅｌｓ＃１３ｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄｗｈｉｃｈｗｅｒｅｒｏｌｌｅｄａｎｄｒｏｌｌｅｄｗｉｔｈｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ，，，，ｃｏｏｌｉｎｇａｔ６３０ ℃ ５３０ ℃ ４３０ ℃ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙａｎｄｔｈｅｎｔｅｍｐｅｒｅｄａｔ６５０ ℃ ａｎｄｔｈｅｉｒｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｅｒｅｏｂｓｅｒｖｅｄｂｙ（）ｍｅａｎｓｏｆｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙＴＥＭ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｔｅｎ

控轧控冷工艺对高强度结构钢组织及力学性能的影响

收稿日期:2008203205基金项目:国家科技支撑计划项目(2006BAE03A08).作者简介:蓝慧芳(1981-),女,山东烟台人,东北大学博士研究生;杜林秀(1962-),男,辽宁本溪人,东北大学教授;刘相华(1953-),男,黑龙江双鸭山人,东北大学教授,博士生导师.第30卷第2期2009年2月东北大学学报(自然科学版)Journal of Northeastern University (Natural Science )Vol 130,No.2Feb.2009控轧控冷工艺对高强度结构钢组织及力学性能的影响蓝慧芳,杜林秀,刘彦春,刘相华(东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳　110004)摘要:探讨了控制轧制及加速冷却过程中工艺参数对高强度结构钢组织及性能的影响;借助光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射对钢的强韧化机制进行了分析.通过合理选择两阶段控轧+快速冷却参数,获得了满足国标G B/T 16270—1996中Q690,Q620和Q550要求的高强度钢板;得出了终轧温度、终冷温度和冷却速度与力学性能之间关系的回归方程,并分析了这些因素对显微组织及力学性能的影响.结果表明:在终轧温度870～880℃,冷速15～20℃/s 的条件下,终冷温度570～600℃,能够达到Q550的要求;终冷温度500～570℃,能够达到Q620的要求;冷速提高至35～40℃/s ,终冷温度在550℃左右,能够达到Q690的要求.关　键　词:控轧控冷;高强度结构钢;工艺参数;强韧化机制;力学性能;显微组织中图分类号:TG 142.1;TG 335.5 文献标识码:A 文章编号:100523026(2009)022*******E ffect of TMCP Parameters on Microstructure and MechanicalProperties of High 2Strength Structural SteelL A N Hui 2f ang ,DU L i n 2xi u ,L IU Y an 2chun ,L IU Xiang 2hua(The State K ey Laboratory of Rolling &Automation ,Northeastern University ,Shenyang 110004,China.Correspondent :LAN Hui 2fang ,E 2mail :lanhuifang @ )Abstract :Discusses the effects of TMCP parameters ,i.e.the processing parameters ,on the microstructure and mechanical properties of high 2strength structural steel.And the strengthening/toughening mechanism of the steel is investigated by virtue of optical microscope ,SEM (scanning electron microscope )and EBSD (electron backscattered diffraction ).By choosing properly the parameters of the two 2stage controlled rolling and accelerated cooling process ,the high strength structural steels were obtained coming up to China ’s National Standards Q690,Q620and Q550as included in G B/T16270—1996.The regression equations describing relationship between such processing parameters as finish rolling/cooling temperature ,cooling rate and mechanical properties are thus given ,and how those parameters affect the microstructure and mechanical properties are analyzed.The results showed that the steel plates can be up to the standard Q550if the finish rolling temperature θFR =870～880℃,cooling rate v C =15～20℃/s and finish cooling temperature θFC =570～600℃;up to Q620if θFC =500～570℃with other conditions unchanged ;up to Q690if v C =35～40℃/s and θFC ≈550℃with θFR unchanged.K ey w ords :thermo 2mechanical control processing ;high 2strength structural steel ;processing parameter ,strengthening/toughening mechanism ;mechanical property ;microstructure传统的高强钢主要采用固溶强化和析出强化来提高强度,生产工艺大多为调质处理,碳及合金元素含量较高.由此引发的问题是钢的碳当量较高,给焊接造成一定困难,因此,出于降低装备造价和改善性能的目的,降低碳含量和合金元素含量十分必要.在成分减量化[1]的同时,通过简化生产工艺、降低能耗以生产出低成本、高性能的钢铁产品已成为现今钢铁生产的趋势.近20年来,控制轧制、控制冷却技术在钢材轧制生产过程中得到了更加广泛的应用.化学成分、控轧和控冷参数对最终显微组织和力学性能的影响很大.合理设计合金元素含量及终轧温度、终冷温度和冷却速度等参数,以相变强化、细晶强化和亚晶强化等强化方式补偿由于降低碳及其合金元素含量带来的固溶强化损失,有助于获得高的强韧性能[2-3];同时,在化学成分固定的情况下,通过改变控轧控冷工艺参数能够实现钢材组织性能的柔性化轧制[4].本文着重对控制轧制及加速冷却过程中工艺参数对高强度结构钢组织及性能的影响做了探讨,借助光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射(electron backscattered diffraction ,EBSD )和透射电镜对钢的强韧化机制进行了分析;并且,在综合考虑实际生产中冷却能力的前提下,给出了适合Q550及其以上级别的高强度结构钢的工艺参数.1　实验材料及方法实验钢的化学成分(质量分数,%)为:C 01056,Si 01323,Mn 1149,Mo <013,Ni <013,Nb 01021,V 01053,Ti 01012,P 010064,S 010044.在实验钢上取样,加工成<6mm ×15mm 的热模拟试样,在MMS 热模拟试验机上测定动态CCT 曲线.实验方案:将试样以10℃/s 的速度加热至1200℃,保温3min 后以10℃/s 的速度冷却至900℃,保温30s 后进行50%的变形,分别经1,2,5,10,15,20,25,30,35℃/s 不同冷速冷却至200℃以下.实验得到的动态CCT 曲线如图1所示.可见,实验钢能在很大冷速范围内得到贝氏体或贝氏体+针状铁素体组织.锻后实验钢厚度为75mm ,在实验室<450mm 可逆式热轧机上经7道次两阶段热轧至10mm.参考动态CCT 曲线,具体实验控轧及冷却参数如表1所示.图1　实验钢的动态连续冷却转变曲线Fig.1　Dynamic continuous cooling transformationcurve of specimens 表1　实验钢轧制及冷却参数Table 1　Rolling and cooling parameters ℃编号二阶段开轧温　度终轧温度终冷温度冷速℃・s -1#190087050047#290087060038#390088054039#490088055017#590088057017#692090060018试样经砂纸研磨和电动抛光后,经质量分数为2%的硝酸酒精溶液侵蚀.用FEI Quanta 600扫描电镜进行观察.用电子背散射衍射对试样进行晶体取向分布测量,步长为015μm.根据G B/T228—2002制取拉伸试样,在WAW -1000型拉伸试验机上进行拉伸试验.采用5mm ×10mm ×55mm 的夏比非标准冲击试样在J MB -500型冲击试验机上进行冲击试验,试验温度为-20℃.2　实验结果及分析讨论图2所示为冷速大于35℃/s 的#1钢,#2钢和#3钢的显微组织.#1钢组织主要为板条图2　冷速大于35℃/s 实验钢扫描电镜组织照片Fig.2　SE M image s of microstructure of specimens with cooling rate higher than 35℃/s(a )—#1钢;(b )—#2钢;(c )—#3钢.102第2期蓝慧芳等:控轧控冷工艺对高强度结构钢组织及力学性能的影响状贝氏体、粒状贝氏体和少量针状铁素体(图2a ),#2钢组织为粒状贝氏体和少量针状铁素体(图2b ),#3钢组织为板条状贝氏体、粒状贝氏体和少量针状铁素体(图2c );随终冷温度升高,贝氏体形态由板条状向粒状转变,且M/A 岛尺寸增大.图3所示为冷速低于20℃/s 的#4钢,#5钢和#6钢的显微组织.#4钢和#5钢主要为粒状贝氏体和针状铁素体(图3a 和图3b ),#6钢主要为粒状贝氏体和少量针状铁素体(图3c );随终冷温度升高,M/A 岛尺寸明显增大,终轧温度较高的#6钢组织较粗大.图3　冷速低于20℃/s 实验钢扫描电镜组织照片Fig.3　SE M image s of microstructure of specimens with cooling rate lower than 20℃/s(a )—#4钢;(b )—#5钢;(c )—#6钢.表2所示为不同控轧控冷条件下实验钢的力学性能.可以看出:#1和#3钢板强度水平已达到了Q690级别的要求;#2和#4钢板达到了Q620级别的要求;#5和#6钢板达到了Q550级别的要求.实验钢低温韧性优良.表2　实验钢的力学性能Table 2　Mechanical propertie s of specimens 钢号R eL /MPaR m /MPaA /%A kV (-20℃)/J #178085015.396.0#265078019.8100.1#371082018.0100.2#464075022.9120.7#561574521.4111.7#659073019.671.5综合考虑实验工艺参数,对本实验条件下全部实验数据进行多元回归处理,得到的工艺参数与力学性能之间关系的回归方程如下:R eL =1163.1529-0.0198θFR -1.0177θFC +3.0009v C ,R =0.9996;R m =853.6732-0.1332θFR -0.4816θFC +2.6496v C ,R =0.9968;A %=136.3847-0.1362θFR +0.0167θFC -0.2164v C ,R =0.9498;A kV =1715.7989-1.7026θFR -0.142θFC -1.2909v C ,R =0.9337.式中:θFR 为终轧温度,℃;θFC 为终冷温度,℃;v C 为冷却速度,℃/s ;R 为相关因数.由上面的回归公式看出:屈服强度随终轧温度和终冷温度的降低以及冷却速度的增大而升高;抗拉强度随终轧温度和冷却速度的增大以及终冷温度的降低而升高;延伸率随终轧温度和冷却速度的降低和终冷温度的升高而升高;低温韧性随终轧温度、终冷温度和冷却速度的降低而升高.在快速冷却过程中,随终冷温度降低,更多的位错、空位等缺陷保留在基体中;而且易于形成板条状贝氏体,有效细化组织,对提高强度十分有利.冷却速度提高,促进晶内形核,增加了形核率并加快相变速度[5],能有效细化组织,使组织由扩散型转变为由扩散控制的切变型.#3钢和#4钢终冷温度接近,但高冷速使#3钢贝氏体呈板条状,而#4钢中板条形貌不明显.可见,提高冷却速度可以促进贝氏体由粒状组织形貌转变为板条形貌[6].但板条贝氏体中高密度的位错不利于变形过程中位错的运动,导致塑性较差.图4所示为#5钢和#6钢的EBSD 取向图(图中黑线表示晶界取向差>15°的大角晶界,白线表示晶界取向差在2°～15°之间的小角晶界).终轧温度较高的#6钢组织较#5钢明显粗大,而且相变前奥氏体晶界(图4b 中箭头所示)明显.鉴于针状铁素体晶内形核的特点,出现较明显的奥氏体晶界通常认为是针状铁素体不足造成的.终轧温度降低,组织中位错、形变带等缺陷密度将大大增加.在加速冷却条件下,这些位错组成的位错缠结以及形变带将成为针状铁素体的有效形核地点.经EBSD 测定,#5钢和#6钢等效晶粒尺寸分别为318μm 和611μm.细晶强化对屈服强度增加的贡献可以用Hall 2Petch 公式来描述:σg =k y d-12.其中,k y 为系数,对于大角晶界一般为1511～202东北大学学报(自然科学版) 第30卷1811N ・mm-32[7-8],d 为晶粒直径.因此,#5钢和#6钢晶界对屈服强度的贡献分别为245～294MPa 和193～232MPa.由于晶粒细化,#5钢比#6钢屈服强度提高52～62MPa.可见,终轧温度的降低对于提高屈服强度十分有利.通过控轧控冷实现组织细化,提高组织中大角晶界的比例和数量,是改善冲击韧性的主要途径.终轧温度的提高导致组织粗化是降低冲击韧性的一个原因,造成#6钢低温韧性较差.从图5看出:#6钢冲击断口表现为河川状(图5b ),即发生脆性断裂;#5钢断口表现为韧窝状(图5a ),发生韧性断裂.M/A 岛的数量和形态也对冲击韧性有较大影响[9].当M/A 岛比较粗大时,相界面可因塑变而诱发出断裂的核心,在外力的作用下裂纹得以迅速扩展,导致韧性恶化[10].分析实验结果发现,冷却速度和终冷温度对M/A 岛的数量和形态有较大影响.冷速高、终冷温度低的#1和#3钢较冷速低、终冷温度较高的#5和#6钢M/A 岛数量少,尺寸小.冷却速度提高使碳原子的扩散速度相对降低,碳向奥氏体中的富集速度也随之降低,从而大大降低了冷却过程中形成富碳M/A 岛的可能性;终冷温度升高,碳更充分地向奥氏体中富集,从而易于形成大块的M/A 岛.尽管冷速高的组织中M/A 岛的数量和形态对冲击韧性有利,但通过回归公式看,过高的冷却速度反而不利于冲击韧性的提高,这可能与针状铁素体的数量有关.彼此咬合、相互交错的针状铁素体能有效阻碍裂纹的扩展[11-12],使组织具有更高的冲击韧性.过高的冷速使冷却曲线在针状铁素体的形成温度范围内停留时间短,从而抑制其形成.表3列出了日本新日铁以及J FE 的标准.本实验中#2,#4,#5和#6钢力学性能分别达到WEL -TEN650RE -B ,WEL -TEN690和J FE -HITEN -690S 的要求,#3钢性能达到了J FE -HITEN780L E 的要求,#1钢塑性偏低.对比本实验中的工艺参数和力学性能,可以认为在终轧温度870～880℃,冷速约15～20℃/s 的条件下,终冷温度570～600℃,能够达到Q550级别,而终冷温度500～570℃,能够达到Q620级别;冷速提高至35～40℃/s ,终冷温度在550℃左右,能够达到Q690级别.图4　#5钢和#6钢组织的E BSD 取向图Fig.4　E BSD orientation map of specimens(a )—#5钢;(b )—#6钢.图5　#5钢和#6钢-20℃冲击断口形貌Fig.5　Morphologie s of impact fracture surface s at -20℃of specimens(a )—#5钢;(b )—#6钢.302第2期蓝慧芳等:控轧控冷工艺对高强度结构钢组织及力学性能的影响表3　新日铁及J FE标准Table3　Standard of Nippon Steel and J FE钢牌号R eL/MPa R m/MPa A/%A kV/J WEL-TEN650RE-B≥590690～830≥17—WEL-TEN690≥620690～830≥17≥47(-25℃) J FE-HITEN690S≥550690～830≥17≥47(-10℃) J FE-HITEN780L E≥685780～930≥16≥47(-40℃)3　结论1)通过控制TMCP工艺参数,实验钢获得了较高的性能.分别满足了国标G B/T16270—1996中Q690和Q620和Q550高强度结构钢的要求.2)在本实验条件下得到了控轧控冷工艺参数与力学性能之间关系的回归方程.随冷速提高和终冷温度降低,贝氏体由粒状向板条状转变,且M/A岛数量减少,尺寸变小.通过控制冷却速度和终冷温度来控制贝氏体形态,从而获得高的强韧性能.3)在终轧温度870～880℃,冷速约15～20℃/s的条件下,终冷温度570～600℃,能够达到Q550的要求,而终冷温度500～570℃,能够达到Q620的要求;冷速提高至35～40℃/s,终冷温度在550℃左右,能够达到Q690的要求.参考文献:[1]王国栋,刘相华,吴迪.节约型钢铁材料及其减量化加工制造[J].轧钢,2006,23(2):1-5.(Wang Guo2dong,Liu Xiang2hua,Wu Di.Saving type steelproducts and its reduced steel rolling technology[J].S teelRolli ng,2006,23(2):1-5.)[2]Jahazi M,Egbali B.The influence of hot rolling parameterson the microstructure and mechanical properties of an ultra2high strength steel[J].Journal of M aterials Processi ngTechnology,2000,103(2):276-279.[3]Bakkaloglu A.Effect of processing parameters on themicrostructure and properties of an Nb microalloyed steel[J].M 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材料加工物理冶金论文控轧控冷TRIP钢论文

摘要金属或合金由于相变，在低于母相屈服极限的条件下即发生塑性变形，这种现象称为相变诱发塑性或相变塑性。

TRIP效应是一种特殊的相变诱发塑性，是当钢处于Ms~Md点之间的温度范围，且受到应力而产生一定量应变时，钢中的残余奥氏体诱发马氏体相变，使材料的局部加工硬化能力提高并推迟缩颈的发生，从而提高钢的强度和塑性的一种相变诱发塑性现象。

TRIP钢是利用TRIP效应原理，通过热变形后控制冷却或轧制后热处理生成，组织由50%~60%的铁素体、25%~40%的贝氏体或少量马氏体及5%~15%残留奥氏体构成，具有比较高的强度和塑性。

本论文主要讨论不同成份的冷轧TRIP钢中多相组织的形成过程及其控轧控冷原理，以及控轧控冷过程与钢的微观组织，性能之间的关系。

关键词：TRIP钢，控轧控冷，退火温度，保温时间，微观组织目录摘要 (1)引言 (1)1 冷轧TRIP钢的生产工艺和热处理工艺 (2)1.1冷轧TRIP钢轧制工艺 (2)1.2冷轧TRIP钢的热处理工艺 (2)2 控轧控冷在冷轧TRIP钢生产中的应用 (3)2.1 合金元素在控轧控冷过程中的作用 (3)2.5临界区退火温度的选择 (4)2.6贝氏体等温温度、保温时间的选择 (5)3 控轧控冷对TRIP钢组织和性能的影响 (7)3.1 控轧控冷对残余奥氏体含量及TRIP钢性能的影响 (7)2.2 控轧控冷对残余奥氏体稳定性及TRIP钢性能的影响 (8)2.3 控轧控冷对铁素体组织形态及TRIP钢性能的影响 (8)2.4 控轧控冷对贝氏体组织形态和TRIP钢性能的影响 (9)结论 (10)参考文献 (11)引言TRIP钢是近10多年才商业化开发的低碳、低合金钢种，具有高强度与高塑性有利结合的特点，包括热轧、冷轧、电镀和热镀锌产品。

冷轧TRIP钢与热轧TRIP钢相比，轧制、退火过程都易于控制，容易实现工业化生产，目前，冷轧TRIP钢在TRIP效应、成分设计、成形性、焊接性、可镀性等方面的研究都十分活跃，并且已经取得显著成果，在相图计算应用于成分和组织设计的研究方面也取得明显进展。

控轧控冷工艺对高碳合金钢组织和力学性能的影响的开题报告

控轧控冷工艺对高碳合金钢组织和力学性能的影响的开题报告一、选题背景和意义高碳合金钢是一种重要的金属材料，在土木工程、航空航天等领域的应用非常广泛。

控轧控冷是一种常用的钢材加工工艺，可以针对不同的钢材类型和具体应用需求，控制加工过程中的热量和形变量，从而调整钢材的组织结构和力学性能。

因此，研究控轧控冷对高碳合金钢组织和力学性能的影响，对于深入了解高碳合金钢的加工工艺和优化钢材的性能具有重要的理论和实践意义。

二、研究目标和内容本论文旨在探讨控轧控冷工艺对高碳合金钢组织和力学性能的影响，并分析这种工艺是如何促进钢材在结构上的调整和性能上的改善的。

具体研究内容包括：1. 钢材的选取和制备：选取不同成分和含量的高碳合金钢样品，进行标准化的钢材制备工艺，保证样品的质量和稳定性。

2. 控轧控冷工艺的设计和实施：建立控轧控冷工艺的模型和流程，制定合理的工艺参数，进行实验室试验和工业应用试验，验证工艺的可行性和可靠性。

3. 组织结构和性能的测试和分析：采用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜等多种手段，对样品的组织结构进行观察和分析，同时进行拉伸、弯曲等力学性能测试，探讨控轧控冷工艺对高碳合金钢结构和性能的影响。

三、研究方法和技术路线本论文将采用实验研究和分析方法，包括钢材制备、工艺设计、试验实施、组织测试和性能分析等环节。

具体技术路线如下：1. 钢材选取和制备：选取不同成分和含量的高碳合金钢样品，进行化学分析和组织分析，保证样品的质量和可靠性。

2. 控轧控冷工艺设计和实施：确定控轧控冷工艺的参数和流程，并根据实验室试验和工业应用试验的结果进行调整和优化。

3. 组织结构测试和分析：采用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜等多种手段，对样品的组织结构进行观察和分析。

4. 性能测试和分析：进行拉伸、弯曲等力学性能测试，对样品的强度、韧性、延展性等性能进行分析和比较。

5. 数据分析和结果呈现：整理数据，分析结果，并用图表等形式展现研究成果，进行讨论和总结。

控轧控冷技术的研究现状及发展论

控轧控冷技术的研究现状及发展摘要：本文介绍了控轧控冷工艺的发展历史、工艺原理以及控轧控冷工艺，叙述了近些年来国内外发展与应用以及今后的展望。

关键词：控扎控冷；TMCP; 超快冷技术；热轧一、概述控扎控冷是一项具有丰富理论内容和较大实用价值的轧钢新技术，其特点是把利用塑性变形得到钢材外部几何形状的热加工成形过程与控制改善钢材的组织状态，提高钢材性能的物理冶金过程有机结合起来，简单地说就是把将钢的热变形与相变有机的结合起来。

其突出的优点是：可大幅度提高低碳钢、低合金钢钢材的强韧性；提高热轧钢材性能合格率；同时可简化工序，节省能耗，节约合金，具有显著地经济效益和社会效益[1]。

控制轧制(C - R) 和控制冷却(C - C) 技术的研究始于1890年至二次世界大战期间的德国,当时科研人员对钢铁制品的热加工条件、材质及显微金相组织之间的关系进行了非系统的零散研究,只是定性地揭示了热加工条件和材质间的关系。

到了20世纪60年代初期, 在美国科研人员定性地解释了热轧后的钢材继续发生奥氏体再结晶的动力学变化后, 这才从理论上某种程度地解释了控制轧制技术。

到了20世纪60年代末期, 科研人员通过试验发现, 添加微量元素铌(Nb) 对提高单纯轧制钢。

材的强度有效。

随后进一步的研究表明, 造成铌系钢材高强度的原因,是由于微细铌碳氮化合物的铁素体析出相强化造成的。

同期英国钢铁研究机构对轧制钢材的显微结构和机械性能的定量关系、铌、钒(V)的强化机理, 控制轧制原理等进行研究, 证实了依靠物理冶金基础, 进行合理的合金成分的设计和轧制条件的设定, 便能达到所期望的钢材目标性能值和显微组织。

到了20世纪70年代，对钢材强度、低温韧性、焊接性能要求更高了,而此时仅仅依靠传统的控制轧制技术远远不够。

于是在奥氏体控制轧制的基础上, 还需要控制冷却速度来控制相变本身, 于是开始了真正意义的控轧控冷技术的应用二、控扎控冷的原理控轧控冷技术的基本原理就是控制热轧条件,经过相变过程在奥氏体(γ)的基体上,形成高密度的铁素体(α)晶核,从而在相变后, 达到细化钢材的组织结构[3]。

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控轧控冷对普碳钢组织性能影响的研究
摘要：介绍了控轧控冷的基本思想和工艺原理，并对比了不同控轧控冷条件下所得到材料的力学性能和晶粒尺寸，验证了控轧控冷技术的一些基本原理，也说明了控轧控冷技术会成为生产高性能钢材的必然趋势。

关键词：控轧控冷；普碳钢；力学性能；晶粒尺寸
1.前言
控制轧制和控制冷却技术，即TMCP，被称为20世纪钢铁行业最伟大的发明。

也正是由于TMCP的快速发展，才出现了各种各样高质量优良的钢材，支撑社会的发展和进步[1]。

所谓控制轧制，就是控制热轧条件,在奥氏体(γ) 的基体上形成高密度的铁素体(α) 晶核，从而在相变后，达到细化钢材的组织结构。

为了突破控制轧制的限制,同时也是为了进一步强化钢材的性能,在控制轧制的基础上,又形成了控制冷却技术。

实现控制冷却的主要媒介是冷却水[2]。

2.实验材料及实验方法
本实验采用普碳钢做实验材料，分为4组。

坯料的原始厚度是28mm。

钢坯加热温度为1150℃，出炉后采用450热轧实验轧机经过5道次轧制获得2mm左右的钢板，其间运用红外线测温仪测量钢材温度从而达到控制轧制的目的，具体的压下规程（考虑轧机弹跳）和轧制温度见表1和表2.
表1.热轧变形制度（考虑轧机弹跳）
道次 1 2 3 4 5
轧后厚度/mm 15 8 4 1.5 0.8
控制冷却方案Ⅰ为轧后空冷，主要应用于1号钢和2号钢，冷却方案Ⅱ为轧后水冷，应用于3号和4号钢。

表2.热轧温度及冷却方式表
编号
轧制温度/℃
开冷温度/℃
冷却方式
1 2 3 4 5 1120 1060 1000 950 900
1 1120 1059 1026 996 896 863 空冷 1120 1060 1000 950
800
2 1122 1076 1007 858 864
805
空冷
1120 1060 1000 950 900 3 1104 1023 1021 1006 903
776
水冷
1120 1060 1000 950 800 4 1080
1055
1020
952
875
745
水冷
3．实验结果与讨论
3.1
试验结果
在实验钢上按照国家标准取宽为12.5mm 的轧向拉伸试样，之后在拉伸试验机进行拉伸试验，试验结果如图1.沿钢板轧向取V 冲击试样进行常温冲击实验,试验结果如图2所示。

线切割获得10×10的试样，经砂纸打磨和抛光之后用4%的硝酸酒精溶液浸蚀得到金相试样。

采用金相显微镜观测分析金相组织，部分实验钢金相显微组织如图3和图4所示。

图1.拉伸试验结果
预定
实际预定实际预定实际
20
40
60
80
100
120
1234
冲
击
韧
性
/
J
/
c
n
2
冲击韧性图2.不同试验材料室温冲击韧性的分布
(a) (b)
(c)(d)
图3.不同工艺下沿轧向的显微组织（放大500倍）
（a）-1号试验钢;（b）-2号试验钢;（c）-3号试验钢;（d）-4号试验钢
(a) (b)
(c) (d)
图4.不同工艺下沿垂直于轧向的显微组织（放大500倍）（a）-1号试验钢;（b）-2号试验钢;（c）-3号试验钢;（d）-4号试验钢3.2 冷却方式对组织和性能的影响
对比1号钢和3号钢，2号钢和和4号钢的实验结果可以看出，在轧制制度相同的情况下，水冷的钢板不论屈服强度或是抗拉强度均明显高于空冷的钢板，相反延伸率和冲击韧性均要低于空冷。

通过图3和图4也可以得到3号钢组织比1号细小，4号钢组织比2号钢细小。

这主要由于3号和4号钢轧后采用了冷却速度较大的水冷，保留下来更多的硬化奥氏体，在之后相变的过程中提高了铁素体的形核率，从而细化了晶粒，提高了力学性能。

然而1号和2号钢板轧后空冷，冷却速度较慢，导致板材发生了再结晶，从而软化了钢板，削弱了其力学性能。

对于3号和4号钢，虽然其屈服强度和抗拉强度相对较高，但造成其屈强比较大，从而导致了冲击韧性的降低。

3.2 不同的轧制温度对组织和性能的影响
不同的轧制温度也导致了钢材的组织和性能的不同。

对比1号钢和2号钢，2号钢屈服强度和抗拉强度均高出1号钢60MPa左右，延伸率几乎是1号钢的2倍，冲击韧性相差不大，对比其显微组织也能到2号钢的晶粒细小且均匀。

造成这种规律的原因在于热轧最后一道次2号钢的开轧温度较低。

在靠近相变点尽量低的温度下轧制，同样起到了保留较多的高能量奥氏体的作用，从而提高铁素体的形核率，达到细化晶粒，提高力学性能的目的。

传统的控轧控冷通常采用的“低温大压下”的原因也正在于此。

此外，传统控轧控冷技术通常还采用添加微合金元素的手段，其原理在于提高了奥氏体再结晶温度，达到同样的效果[1]。

4．结论及分析
（1）热轧过程中，采用不同的控轧控冷制度可以不同程度上的提高板材的力学性能；
（2）在轧后的冷却方式相同的条件下，开轧温度越低越有利于获得质量优良的板材，屈服强度和抗拉强度可以提高60MPa左右；
（3）针对相同的轧制制度，不同的轧后冷却方式也会影响板材性能。

采用冷却速度较快的冷却方式可以更多的保留硬化奥氏体，从而达到
细化晶粒的目的。

5.参考文献
[1] 王国栋.新一代控制轧制和控制冷却技术与创新的热轧过程[J].东北大学学报（自然科学版），2009，30（7）
[2] 於亮，军会，宋惠改.控轧控冷技术的发展与应用[J].冶金，2006（1）。

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