钢材的控制轧制和控制冷却(1)
控制轧制、控制冷却工艺技术
控制轧制、控制冷却工艺技术————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：控制轧制、控制冷却工艺技术1.1 控制轧制工艺控制轧制工艺包括把钢坯加热到适宜的温度,在轧制时控制变形量和变形温度以及轧后按工艺要求来冷却钢材。
通常将控制轧制工艺分为三个阶段，如图1。
1所示[2]：（1)变形和奥氏体再结晶同时进行阶段,即钢坯加热后粗大化了的γ呈现加工硬化状态，这种加工硬化了得奥氏体具有促使铁素体相变形变形核作用，使相变后的α晶粒细小；（2）（γ+α）两相区变形阶段,当轧制温度继续降低到Ar3温度以下时，不但γ晶粒，部分相变后的α晶粒也要被轧制变形，从而在α晶粒内形成亚晶，促使α晶粒的进一步细化.图1。
1控制轧制的三个阶段（1）—变形和奥氏体再结晶同时进行阶段;(2）—低温奥氏体变形不发生再结晶阶段；(3）—（γ+α）两相区变形阶段。
1.2 控制轧制工艺的优点和缺点控制轧制的优点如下:1．可以在提高钢材强度的同时提高钢材的低温韧性。
采用普通热轧生产工艺轧制16Mn钢中板，以18mm厚中板为例，其屈服强度σs≤330MPa，—40℃的冲击韧性A k≤431J，断口为95%纤维状断口.当钢中加入微量铌后，仍然采用普通热轧工艺生产时,当采用控制轧制工艺生产时，—40℃的A k值会降低到78J以下，然而采用控制轧制工艺生产时。
然而采用控制轧制工艺生产时—40℃的A k值可以达到728J以上。
在通常热轧工艺下生产的低碳钢α晶粒只达到7～8级，经过控制轧制工艺生产的低碳钢α晶粒可以达到12级以上(按ASTM标准），通过细化晶粒同时达到提高强度和低温韧性是控轧工艺的最大优点。
2．可以充分发挥铌、钒、钛等微量元素的作用。
在普通热轧生产中，钢中加入铌或钒后主要起沉淀强化作用,其结果使热轧钢材强度提高、韧性变差，因此不少钢材不得不进行正火处理后交货。
钢材控制轧制和控制冷却
钢材控制轧制与控制冷却姓名:蔡翔班级:材控12学号:钢材控制轧制与控制冷却摘要:控轧控冷就是对热轧钢材进行组织性能控制得技术手段,目前已经广泛应用于热轧带钢、中厚板、型钢、棒线材与钢管等钢材生产得各个领域。
控轧控冷技术能够通过袭警抢话、相变强化等方式,使钢材得强度韧度得以提高。
Aｂstract: cｏntrolled rolling is cｏntrｏlleｄcooｌｉｎg of hot ｒoｌlｅd sｔeel orgaｎｉzaｔｉon ｐerｆoｒmanｃe ｃontrol tecｈnology, has been ｗideｌy useｄｉｎthe hot ｒｏlled ｓtrip steeｌ,plaｔe,ｓｔeｅl,wｉre rod aｎd stｅeｌｐｉpｅaｎd oｔhｅr ｓｔeel products pｒoｄuction fiｅｌdｓ。
Ｃontroｌｌｅｄrollinｇtechｎology of contｒｏllｅd coolｉng cａn pas ｓover ａssaｕltｉng a police officer, phasｅtransｆｏｒmａtiｏｎsｔｒengthening and so oｎ,to iｍproｖe the ｓtｒengｔｈoｆtｈe steelｔoｕg ｈnｅss、关键词:宽厚板厂,控制轧制,控制冷却1。
引言:控轧控冷技术得发展历史:20世纪之前,人们对金属显微组织已经有了一些早期研究与正确认识,已经观察到钢中得铁素体、渗碳体、珠光体、马氏体等组织。
2０世纪20年代起开始有学者研究轧制温度与变形对材料组织性能得影响,这就是人们对钢材组织性能控制得最初尝试,当时人们不仅已经能够使用金相显微镜来观察钢得组织形貌,而且还通过X射线衍射技术得使用加深了对金属微观组织结构得认识、1980年OLＡC层流层装置投产,控轧控冷在板带、棒线材等大面积应用,技术已成熟,理论进展发展迅速、2 控轧控冷技术得冶金学原理2。
控制轧制和控制冷却技术的新发展
控制轧制和控制冷却技术的新发展陈琪材料成型及控制工程14摘要: 阐述了控轧控冷工艺的机理和工艺特点，介绍了为改善板形而开发的分开的冷却和润滑系统以及动态轧制工艺、GCr15轴承钢控轧新工艺的热模拟实验结果和低碳贝氏体钢的新发展。
指出应积极消化吸收先进的控轧控冷工艺，研制开发出高强、高韧性钢板。
关键词：控制轧制；控制冷却；低碳贝氏体钢；应变诱导；高速线材；Abstract:Explains the mechanism and the technical features of controlled rolling and controlled cooling technology, introduces developed separated cooling lubricating sys tem and dynamic rolling technology for improving the plate shape, hot simulated test result of new controlled rolling technology of bearing steel GCr15 and new developm ent of low carbon bainite steel, points out that must be to actively digest advanced con trolled rolling and controlled cooling technology, develop high strength and high toug hness plate.Keywords:controlled rolling;controlled cooling;low carbon bainite steel;strain induce d; Tell wire1引言控制轧制与控制冷却相结合能将热轧钢材的两种强化效果相加，进一步提高钢材的强韧性和获得合理的综合性能。
钢材的控制轧制和控制冷却(1)ppt课件
控制轧制和控制冷却概念
控制冷却（Controlled Cooling)：控 制轧制后钢材的冷却速度达到改善钢材组 织和性能的目的。 控制轧制和控制冷却相结合能将热轧钢 材的两种强化效果相加，进一步提高钢材 的强韧性和获得合理的综合力学性能。 目前，控制轧制和控制冷却工艺已应用 到中、高碳钢和合金钢的轧制生产中，取 得了明显的经济效果。
昆明理工大学多媒体课件
控制轧制与控制冷却
材料科学与工程学院 材料加工工程系
任课教师：王华昆 2012年9月
1
§0 绪论（Introduction）
课程简介 教学要求 学习内容 教学安排 参考书目
控轧和控冷的概念 控轧和控冷技术的发展过程 我国控轧和控冷发展概况
2
课程简介
除了强度之外，钢材还要求一定的韧性和 可焊性能，这两个指标和强度是相互关联甚 至互相矛盾的，很难单方面改变某一指标而 其它不变。
结构钢的最新发展方向是高强、高韧和 良好的焊接性能，控制控冷是满足这一要求 的一种较好的工艺。
18
§1.1 钢的强化机制
强度：金属材料抵抗塑性变形或断裂的 能力，用给定条件下所能承受的应力来 表示。
13
我国控轧控冷技术概况
我国控制控冷起步于60年代初，并取得了 初步成果，例如对含有Cr、Ni、V的超高 强度钢德形变热处理工艺研究，轴承钢轧 后快冷工艺研究等；
1978年开始对控制控冷进行系统研究； 武钢、鞍钢、重钢、太钢等钢铁企业采用
控制控冷技术生产高强度、高韧性的造船、 锅炉及压力容器用各种钢材，开发了新钢 种，填补了国内钢材的部分空白。
10
控轧控冷技术发展过程
20世纪20年代开始研究钢在热加工时， 温度和变形条件对显微组织和力学性能的 影响；
钢材的控制轧制与控制冷却技术
钢材的控制轧制与控制冷却技术专业：材料成型及控制工程12姓名：***学号：钢材的控制轧制与控制冷却技术管沁（材料成型及控制工程12级）[摘要]控制轧制和控制冷却能将热轧钢材的两种强化效果相加，进一步提高钢材的强度、韧性和焊接性能，获得更合理的综合力学性能。
控轧控冷工艺是一项提高钢材质量、节约合金、简化工序、节约能源消耗的先进轧钢工艺技术。
由于控轧控冷具有形变强化、相变强化的综合作用，因此控轧控冷既能提高钢材强度又能改善钢材的韧性和塑性。
轧钢厂生产的中厚钢板、热轧板卷、棒、线、型材和钢管都可以采用控轧控冷工艺。
[关键词]控制轧制；控制冷却；中厚板；线材生产Abstract:Controlled rolling and controlled cooling could add those two reinforcement effect of hot rolled steel products, further improve the strength, toughness and welding performance of steel, to obtain better comprehensive mechanical properties. Controlled rolling process of controlled cooling is an improve steel quality and saving alloy, simplify the process, save energy consumption of advanced rolling technology. Because the controlled rolling cold has deformation strengthening and phase transformation strengthening combination, so both can improve the strength of steel and controlled rolling cold can improve the toughness and plasticity of steel. Rolling mill in the production of medium plate, hot-rolled coil, rod, wire, profiles and steel tube can be used in a controlled rolling process of controlled cooling.Keyword：Controlled rolling；Controlled cooling;plate rolling Wire rod production 1.引言控制轧制和控制冷却工艺是现代钢铁工业最大的技术成就之一,所谓控制轧制和控制冷却技术,就是在一定的钢材化学成分的情况下,通过对轧制温度、压下量和轧后冷却过程参数的控制,可以细化钢材显微组织、显著改善和提高钢材的性能,获得具有良好综合性能的钢铁材料。
控轧控冷1
L0
拉伸性能
❖ 断面收缩率ψ： ❖ 断面收缩率ψ是评定材料塑性的主要指标。
AK A0 100%
A0
低碳钢的工程应力一工程应变曲线
true strain-stress line
2.0
Stress / MPa
1.5
Pm
Pb
1.0
0.5
0.0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
载荷P压入被测材料表面，保持一定时间后卸除载荷，测出压 痕直径d，求出压痕面积F计算出平均应力值，以此为布氏硬度 值的计量指标，并用符号HB表示。
标注：D/P/T如120HB/10/3000/10，即表示此硬度值120 在D=10mm，P=3000kgf，T=10秒的条件下得到的。
简单标注：200～230HB
布氏硬度测定主要适用于各种未经淬火的钢、退火、
正火状态的钢；结构钢调质件；铸铁、有色金属、质地 轻软的轴承合金等原材料。
布氏硬度试验只可用来测定小于450HB的金属材料，
②洛氏硬度（HR）
基本原理—洛氏硬度属压入法洛氏硬度测定时需 要先后施加二次载荷（予载荷P1和主载荷P2）预 加载荷的目的是使压头与试样表面接触良好以保 证测量结果准确。洛氏硬度就是以主载荷引起的
对微量塑性变形的抗力
E /e
拉伸性能
❖ 抗拉强度b： ❖ 定义为试件断裂前所能承受的最大工程应力，
以前称为强度极限。取拉伸图上的最大载荷，即 对应于b点的载荷除以试件的原始截面积，即得抗 拉强度之值，记σ为b=b Pmax／A0
拉伸性能
延伸率： 材料的塑性常用延伸率表示。测定方法如下：拉伸
试验前测定试件的标距L0，拉伸断裂后测得标距为Lk， 然而按下式算出延伸率
控制轧制和控制冷却工艺讲义
控制轧制和控制冷却工艺讲义控制轧制和冷却工艺讲义一、轧制工艺控制1. 轧制温度控制a. 在热轧过程中，轧机和钢坯之间的接触摩擦会产生高温，因此需要控制轧机温度，避免过热。
b. 实时监测轧机温度，根据温度变化调整轧制速度和冷却水量，确保温度适中。
c. 使用专用液体和冷却器进行在线冷却，防止轧机过热引起事故。
2. 轧制力控制a. 测量轧机产生的轧制力，确保轧机施加的压力适中。
b. 监控轧制力的变化，根据钢坯的变形情况调整轧制力，使钢坯的形状和尺寸满足要求。
c. 根据轧制力的大小调整轧制速度，保持稳定的轧制负荷。
3. 轧制速度控制a. 根据不同钢材的特性和规格，调整轧制速度，确保成品钢材的质量和尺寸满足要求。
b. 控制轧制速度的稳定性，避免过快或过慢的轧制速度导致钢材质量不达标。
4. 轧辊调整控制a. 定期检查和调整轧辊的位置和间距，确保钢坯能够顺利通过轧机，避免产生不均匀的轧制力和过度变形。
b. 根据车间实际情况和轧制工艺要求，调整轧辊的工作方式和参数，使轧制过程更加稳定和高效。
二、冷却工艺控制1. 冷却水量控制a. 根据钢材的材质和规格，调整冷却水的流量和压力，确保钢材迅速冷却到所需温度。
b. 监测冷却水流量和温度，根据实时数据调整冷却水量，确保冷却效果和成品钢材的质量。
2. 冷却速度控制a. 根据不同的冷却工艺要求，调整冷却速度，使钢材的组织和性能满足要求。
b. 监控冷却速度的变化，根据实时数据调整冷却速度，确保成品钢材的质量和性能稳定。
3. 冷却方法控制a. 根据钢材的特性和要求，选择合适的冷却方法，如水冷、风冷等。
b. 根据不同冷却方法的特点和效果，调整冷却工艺参数，使冷却效果和成品钢材的质量最优化。
4. 冷却设备维护a. 定期检查和维护冷却设备，确保设备的正常运行和效果良好。
b. 清洗和更换冷却设备中的阻塞、损坏部件，保证冷却水的流量和质量。
以上是对控制轧制和控制冷却工艺的讲义，通过合理的工艺控制和设备维护，能够提高轧制和冷却过程的效率和质量，满足钢材的要求。
棒线材控制轧制和控制冷却技术
棒线材控制轧制和控制冷却技术棒线材控制轧制和控制冷却技术樗里子（1.材料成型及控制工程 27）【摘要】控制轧制是在热轧过程中通过对金属加热制度、变形制度和温度制度的合理控制,使热塑性变形与固态相变结合,以获得细小晶粒组织,使钢材具有优异的综合力学性能的轧制新工艺。
控制冷却技术是轧钢生产的关键技术,受到冶金界的高度重视。
本文对控制轧制和控制冷却的概念、基础理论、分类及其在线材生产中的应用等情况进行了介绍。
控轧控冷目前已经广泛应用于热轧带钢、中厚板、型钢、棒线材和钢管等钢材生产的各个领域。
【关键词】控制轧制控制冷却广泛应用领域Abstract：Controlled rolling is a new technology for rolling process of hot rolling process, which can combine the thermal plastic deformation and solid phase transformation with the reasonable control of metal heating system, deformation and temperature. Control cooling technology is the key technology of steel rolling production, and it is highly valued by the metallurgical industry. In this paper, the concept, basic theory, classification and application of control cooling of rolling and controlled cooling are introduced in this paper. Controlled rolling and controlled cooling has been widely used in hot strip, medium and heavy plate, steel, rod and wire and steel pipe and other fields.Key Word：Controlled rolling Control cooling Wide application Field1.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。
钢材控制轧制和控制冷却
钢材控制轧制和控制冷却（一）姓名：蔡翔班级：材控12学号：钢材控制轧制和控制冷却：控轧控冷是对热轧钢材进行组织性能控制的技术手段，目前已经广泛应用于热轧带钢、中厚板、型钢、棒线材和钢管等钢材生产的各个领域。
控轧控冷技术能够通过袭警抢话、相变强化等方式，使钢材的强度韧度得以提高。
Abstract: controlled rolling is controlled cooling of hot rolled steel organization performance control technology, has been widely used in the hot rolled strip steel, plate, steel, wire rod and steel pipe and other steel products production fields.Controlled rolling technology of controlled cooling can pass over assaulting a police officer, phase transformation strengthening and so on, to improve the strength of the steel toughness.关键词:宽厚板厂，控制轧制，控制冷却1.引言：控轧控冷技术的发展历史：20世纪之前，人们对金属显微组织已经有了一些早期研究和正确认识，已经观察到钢中的铁素体、渗碳体、珠光体、马氏体等组织。
20世纪代起开始有学者研究轧制温度和变形对材料组织性能的影响，这是人们对钢材组织性能控制的最初尝试，当时人们不仅已经能够使用金相显微镜来观察钢的组织形貌，而且还通过X射线衍射技术的使用加深了对金属微观组织结构的认识。
1980年OLAC层流层装置投产，控轧控冷在板带、棒线材等大面积应用，技术已成熟，理论进展发展迅速。
控制轧制于控制冷却
1、控制轧制:在热轧过程中，通过对金属加热制度、变形制度和温度制度的合理控制，使热塑性形变与固态相变相结合，以获得细小的晶粒组织，使钢材具有优异的综合力学性能的轧制技术2、控制冷却:通过对控制轧后的钢材的冷却速度来改善钢材的组织性能.3、金属的强化：通过合金化，塑性变形和热处理等手段来提高金属的强度.4、固溶强化：添加溶质元素使固溶体强度提高的方法。
5、韧性：材料在塑性变形和断裂所吸收能量的能力。
6、微合金钢：钢种的合金含量小于0。
1%。
7、IF钢：无间隙原子钢8、不锈钢：具有良好的抗腐蚀性能和抗氧化性的钢.9、变形抗力：在一定条件下材料变形单位面积的抵抗变形的力。
10、在线常化工艺：在热轧无缝钢管中在轧管延伸工序后将钢管按常化热处理要求冷却到某一温度后在进加热炉然后就行减径轧制按照一定的速度冷却到常温。
11、变形温度贝氏体处理化工艺：在钢管轧制过程中不直接加热到马氏体温度一下,而是快速冷却带中温以后再置于静止的空气中冷却、以变形奥氏体转变为贝氏体省去回火工序。
12、高温变形淬火：钢管在稳定的奥氏体区域变形，而且一般温度在再结晶温度以上然后进行淬火，已获得马氏体组织。
13、低温相变淬火:将钢管加热到奥氏体状态，经一段保温冷却到Ac1高于M的某一中间温度进行变形后淬火的工艺。
14、非调质钢：将调质钢的化学成分进行调解并对轧制过程进行控制不进行调制其性能达到调制的水平。
1、控制轧制是指在热轧过程中通过对金属加热制度，温度制度，保险制度的控制而获得细小的晶粒2、控制冷却是控制轧后钢材的冷却速度来改善组织性能。
3、钢材的强化方法有固溶强化，变形强化，沉淀强化，弥散强化，亚晶强化,细晶强化，相变强化.4、影响材料韧性有,化学成分，气体和夹杂物，晶粒细化,形变的影响，形变细化5、动态结晶是晶粒细化提高扩孔性的手段6、控制轧制的目标是为了获得较小的铁素体组织7、加快冷却速度可以获得细小的铁素体晶粒所以不产生奥氏体组织为界限8、贝氏体是结构性能钢有校坏的塑形焊接性能强韧性微合金钢是指钢中的合金元素总量小于0.1%的钢在控制轧制中使用最多的微合金元素有银,钛，钒9、钢通常是指含碳量在0.28-2。
钢材的控制轧制与控制冷却工艺
钢材的控制轧制与控制冷却工艺周小泉（材料成型及控制工程）【摘要】：通过轧制模拟实验研究方法,研究了在低温轧制和轧后快速冷却方式下,20MnSi钢的组织和力学性能变化规律。
研究结果表明:终轧温度和轧后的冷却方式是影响20MnSi钢组织和力学性能的重要因素。
在部分再结晶的下限和未再结晶区轧制后空冷,铁素体晶粒在9.45-4.44μma范围;轧后快速冷却可将铁素体晶粒细化到≤4.Oμm。
在850-750℃终轧,结合快速冷却的变化规律,20MnSi的屈服强度≥480MPa;抗拉强度≥670MPa;延伸率≥30%。
【关键词】：控制轧制；控轧冷却；组织；性能The controlled rolling and controlled cooling technology of the steel Abstract：By rolling simulation research method, research on low temperature fast cooling after rolling and rolling way, 20 mnsi steel structure and mechanical properties change rule. The results show that finishing temperature and cooling after rolling is affected 20 mnsi steel organization and mechanical properties of the important factors. In the part of the lower limit of recrystallization and recrystallization zone air cooling after rolling, ferrite grain size in the range 9.45 4.44 mu ma; Fast cooling after rolling can be ferrite grain refinement to 4 or less O microns. In 850-750 ℃finishing, combined with the changing rule of the rapid cooling, 20 mnsi yield strength 480 mpa or greater; Tensile strength of 670 mpa or higher; The elongation of 30% or higher.Key Words：Controlled rolling；The controlled rolling cooling；organization；performance1引言控制轧制和控制冷却技术是近十多年来国内外新发展起来的轧钢生产新技术，受到国际冶金界的重视。
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。
钢材控制轧制和控制冷却
(a) γ再结晶 ＋ （γ＋α）
(b) γ未再结晶＋（γ＋α）
(c) γ 再结晶 ＋ γ未再结晶＋（γ＋α）
(d) γ未再结晶 ＋ （γ＋α）
(c)是最常见的一种工艺
(d)低温加热，对γ细化有利
８.１（γ＋α）控轧时钢材强韧性的变化 一．加热温度的影响 见图7-2，T加℃↑，σs↓，σb↓，Tc↑ 温度升高， γ晶粒粗大
由图可见： 奥氏体越细、ε↑， S越大 S↑，α细化 见图6-17
S一定时，在低于再结晶温度下增加变形量能更有效地细化晶粒 ε↑，α细化
三．轧制条件对力学性能的影响
见图6-18、6-19
ε↑——Tc↓，韧性↑ ——σs↑，σb↑ 性能不利
板坯加热温度越低，韧性越高 σs／σb ↑，屈强比↑，对冲压
二．再结晶行为对组织的影响
T轧℃＞1100℃
动态再结晶 ，在轧制变形中完成 再结晶，γ晶粒呈等轴状
T轧℃＝900～1000 ℃ 静态再结晶，轧制变形后发生 再结晶，在高温保持再结晶晶
粒长大。见图6-3、图6-4
再结晶过程（动态或静态），再结晶后的奥氏体晶粒度
由轧制温度和压下率决定 。见图6-5、6-6。
７.２ Ⅱ型轧制时组织和性能的变化 Ⅱ型，未再结晶，γ晶粒伸长，晶内产生形变带，α晶粒在 此形变带上形核 。
一．轧制条件对形变带的影响
①ε↑，形变带密度升高 ②T轧℃对形变带密度影响不明显 ③初始晶粒度、变形速度对形变带
密度无影响 ④晶粒越细，形变带越均匀
二．轧制条件对铁素体晶粒的影响 铁素体晶粒大小与有效晶间表面积相关 晶界总面积和形变带——有效晶间表面积 以S(mm2/mm3)表示 影响 S 的因素主要是：奥氏体晶粒大小和压下量 见图6-16
钢的控制轧制和控制冷却技术手册
《钢的控制轧制和控制冷却技术手册》本文由430不锈钢公司/王宗超整理一、基本信息书名：钢的控制轧制和控制冷却技术手册作者：李曼云、孙本荣主编出版社：冶金工业出版社ISBN：7502406905页码：321出版日期：1990年9月二、内容介绍钢材控制轧制和控制冷却工艺是一项节约合金、简化生产工序、节约能源消耗的先进轧钢技术。
它能通过工艺手段充分挖掘钢材潜力，大幅度提高钢材综合性能，给冶金企业和社会带来巨大的经济效益。
本手册前三章介绍控制轧制和控制冷却的工艺特点、理论基础和工艺设计，是选择钢的控轧控冷工艺制度的基础；后三章是一些主要钢种的奥氏体再结晶曲线图、CCT曲线图和应力-应变曲线图共268幅，它们为制定钢的控轧控冷工艺提供了可靠的技术数据。
本书是一本控制轧制和控制冷却的理论专著，也是一本数据图册。
它可供从事轧钢和热处理工作的工程技术人员学习和使用。
三、图书前言“控制轧制和控制冷却”专题是“六五”、“七五”国家重点科技攻关项目“低合金钢及合金钢技术开发”的一部分。
在“六五”期间进行了大量的科研工作，积累了许多数据。
为了将这些科研成果更快更好地推广到生产中去，在“七五”科技攻关课题“控制轧制及控制冷却”专题任务中确定编写《钢的控制轧制和控制冷却技术手册》。
手册中包括有关钢种的变形奥氏体再结晶、相变、变形抗力及组织状态与轧制工艺参数关系等方面的资料。
介绍了控制轧制和控制冷却工艺的选择与设计及其在板带、型钢和钢管生产中的应用。
手册的内容对制订有关钢种的控制轧制和控制冷却工艺制度、充实控制轧制和控制冷却理论有一定指导作用。
参加有关科研工作的单位有北京科技大学、冶金工业部钢铁研究总院、东北工学院、上钢三厂、上钢一厂、大冶钢厂、武汉钢铁公司、浙江甬金不锈钢集团有限公司、鞍山钢铁公司和重庆钢铁公司等。
本手册由北京科技大学李曼云和冶金部钢铁研究总院孙本荣主编。
参加各章编写的人员是：第一章—孙本荣，第二章—孙本荣、李曼云，第三章—王有铭，第四章—芦红、王连忠，第五章—孙本荣、赵佩祥，第六章—管克智、朱荣林、周继华。
控制轧制和控制冷却
3. 轧制工艺参数的控制
(1)坯料的加热制度
坯料的最高加热温度的选择应考虑对原始奥氏体 晶粒大小、晶粒均匀程度、碳化物的溶解程度以及开轧 温度和终轧温度的要求。
对一般轧制，加热的最高温度不能超过奥氏体晶粒 急剧长大的温度，如轧制低碳中厚板一般不超过1250℃。 但对控轧Ⅰ型或Ⅱ型都应降低加热温度(Ⅰ型控轧比一般 轧制低100～300℃)，尤其要避免高温保温时间过长，不 使变形前晶粒过份长大，为轧制前提供尽可能小的原始晶 粒，以便最终得到细小晶粒和防止出现魏氏组织。
中厚板生产过程的控制
三个阶段
• 第一阶段在20 世纪40-50 年代，为单机 自动化阶段；
• 第二阶段在20 世纪60 年代，为计算机和 单机自动控制系统共存阶段；
• 第三阶段为20 世纪70 年代至现在，为全 部采用计算机直接数字控制阶段。
中厚钢板组织性能控制
一、组织与性能的关系
结论：材料的性能是由材料的组织决定的。 金属材料的性能有哪些？
对于任何钢材 最基本的性能要求是强度。
二、控制轧制
1.概念：通过控制加热温度、轧制 温度、变形制度等工艺参数，控制奥氏体 的状态和相变产物的组织状态，从而达到 控制钢材组织性能的目的。
2.控制轧制工艺的类型
（1）奥氏体再结晶区的控制轧制（又称Ⅰ型 控制轧制)
特点：轧制全部在奥氏体再结晶区内进 行（950℃以上）。
方法：一般采用快速冷却。 一次冷却的目的：控制变形奥氏体的组 织状态，阻止晶粒长大或碳化物过早析出形成 网状碳化物，固定由于变形引起的位错，增加 变形奥氏体相变时的过冷度，为变形奥氏体向 铁素体或渗碳体和珠光体的转变做组织上的准
备。
（2）二次冷却
由奥氏体向铁素体或渗碳体析出的相变阶段 的控制。
钢材的控制轧制和控制冷却(1)
➢ 控制轧制及控制冷却技术在钢板生产中的应用 ➢ 控制轧制及控制冷却技术在型钢生产中的应用 ➢ 控制轧制及控制冷却技术在钢管生产中的应用
教学安排
❖ 教学：本课程2学分，总课时为32学时，每 周2学时，1-16周上课。
❖ 考核：总成绩＝平时成绩(30%)＋期末大作 业(70%) ➢ 平时成绩：考勤＋课堂提问＋课堂讨论 等 ➢ 期末大作业作为考试
控制轧制冷却技术是近十多年来国内外新 发展起来的轧钢新技术，已成功而广泛地应 用于生产过程中，能明显改善钢材组织结构， 提高钢材的强韧性和使用性能。学生通过学 习课程，能进一步理解压力加工过程不仅是 解决成型及尺寸精度问题，而且成型过程本 身也能影响金属材料的组织转变，最终影响 产品性能，通过控制工艺过程的影响因素能 在一定条件下获得所需的组织结构及产品性 称。
第一篇 控制轧制及 控制冷却理论
1 钢的强化和韧化
§1.1 钢的强化机制
金属材料的机械性能是指金属材料在外力 （载荷）作用时表现出来的性能，包括强度、 塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。
载荷的形式
§1.1 钢的强化机制
材料机械性能指标
§1 钢的强化和韧化
对于钢材来说，在大多数情况下其力学性 能是最重要的，其中强度性能又居首位。
我国控轧控冷技术概况
❖ 我国控制控冷起步于60年代初，并取得了 初步成果，例如对含有Cr、Ni、V的超高 强度钢德形变热处理工艺研究，轴承钢轧 后快冷工艺研究等；
❖ 1978年开始对控制控冷进行系统研究；
❖ 武钢、鞍钢、重钢、太钢等钢铁企业采用 控制控冷技术生产高强度、高韧性的造船、 锅炉及压力容器用各种钢材，开发了新钢 种，填补了国内钢材的部分空白。
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课程简介
本课程作为金属材料加工方向 选修课，可使学生扩大和加深本专 业的知识，掌握材料加工的前沿技 术。 控制轧制的核心就是将轧制的动态 过程和热处理的动态过程相结合， 来提高产品的综合性能。
教学要求
理解通过对金属加热制度、变形制度和温 度制度的合理控制，使热塑性变形与固态 相变结合，以获得细小晶粒组织，使钢材 具有优异的综合力学性能。 了解控制冷却的工艺作用，控制轧制和控 制冷却技术在工业生产中的应用。 掌握钢的强韧化理论，变形条件下再结晶 和相变的组织行为理论，典型微合金元素 在控制轧制中的作用机理及控制冷却中的 强化冷却方式等控轧控冷的基本知识。
§1.1
钢的强化机制
强度：金属材料抵抗塑性变形或断裂的 能力，用给定条件下所能承受的应力来 表示。
圆 形 拉 伸 试 样
拉伸前
拉伸后
§1.1
应力
钢的强化机制
颈缩阶段
强化阶段 屈服阶段 弹性变形阶段 应变
低碳钢和铸铁的拉伸曲线
§1.1
钢的强化机制
弹性极限（σe）：表示材料保持弹性变形， 不产生永久变形的最大应力，是弹性零件的 设计依据。 屈服极限（ 屈服强度σs）：表示金属开始 发生明显塑性变形的抗力，铸铁等材料没有 明显的屈服现象，则用条件屈服点（σ0.2 ） 来表示：产生0.2%残余应变时的应力值。 强度极限（抗拉强度σb ）：表示金属受拉 时所能承受的最大应力。 σe 、σs 、σb 是机械零件和构件设计和选 材的主要依据。
室温时，金属的塑性变形实质上就是 位错运动（或者更全面的说是晶体缺 陷运动，但位错运动是基本的，主要 的）。提高位错源开动所需要的应力 和位错运动的阻力，就提高了金属材 料的屈服强度，也就提高了金属材料 的强度，故提高钢的强度首先要提高 钢的屈服强度。
§1.1
钢的强化机制
一、冷变形强化(strain strengthening) （或应变硬化、应变强化、冷作硬化、 加工硬化、位错强化) 1、基本概念 冷变形：金属材料在再结晶温度以下 的变形。 冷变形强化：金属材料在冷塑性变形 过程中，随着变形程度增加，其强度 和硬度提高而塑韧性显著降低的现象
§1.1
4、应用
钢的强化机制
特别适用于纯金属及热处理不强化的合金, 尤其是导电材料（原因：虽然冷变形使延 性、导电性和耐蚀性降低，但与其它方法 如固溶强化相比，其冷变形后的导电性的 降低要小得多），故用冷加工方法加工输 电铜导线； 在实践中利用，如冷拔线材、深冲薄板异 型件等。
§1.1
钢的强化机制
§1.1
3、影响因素
钢的强化机制
溶质与溶剂的原子半 径差别越大，强化效 果越好； 有限固溶体中溶质元 素溶解量越大，强化 效果越好； 溶质元素在溶剂中的 饱和溶解度越小，强 化效果越好；
§1.1
钢的强化机制
形成间隙固溶体的溶质元素（C、N、B等） 的强化效果好于形成置换固溶体溶质元素 （如Mn、Si、P等）。
教学安排
教学：本课程2学分，总课时为32学时，每 周2学时，1-16周上课。 考核：总成绩＝平时成绩(30%)＋期末大作 业(70%) 平时成绩：考勤＋课堂提问＋课堂讨论 等 期末大作业作为考试
无故缺课达到学校规定的次数者，不 能获得本课程学分。
参考书目
教材：王有铭，钢材的控制轧制和控制冷 却，冶金工艺出版社，2008.6 刘永铨，钢的形变热处理，冶金工业出版 社 李曼云，钢的控制轧制和控制冷却技术手 册，冶金工业出版社 田中智夫，钢的微合金化及控制轧制，冶 金工业出版社 钢铁冶金学报
昆明理工大学多媒体课件
控制轧制与控制冷却
材料科学与工程学院 材料加工工程系 任课教师：王华昆 2012年9月
§0
绪论（Introduction）
课程简介
教学要求
学习内容
教学安排
参考书目
控轧和控冷的概念 控轧和控冷技术的发展过程 我国控轧和控冷发展概况
课程简介
控制轧制冷却技术是近十多年来国内外新 发展起来的轧钢新技术，已成功而广泛地应 用于生产过程中，能明显改善钢材组织结构， 提高钢材的强韧性和使用性能。学生通过学 习课程，能进一步理解压力加工过程不仅是 解决成型及尺寸精度问题，而且成型过程本 身也能影响金属材料的组织转变，最终影响 产品性能，通过控制工艺过程的影响因素能 在一定条件下1
钢的强化机制
2、沉淀强化条件 能形成有限固溶体； 固溶度随温度的降低而减小。 有析出的位置—晶体缺陷。 3、强化机理 位错与析出第二相颗粒之间的相互作 用，包括对提高强度有积极作用的绕 过过程和对强度作用较小的剪切过程。
§1.1
钢的强化机制
4、沉淀强化影响因素 析出相的颗粒尺寸和其体积百分比， 质点越小，百分比越大，强化效果越 大。但质点尺寸又不能过分小，质点 之间的距离也不能过分小，否则位错 不能在质点直径弯曲，变绕过机制为 切过机制，强化效果下降。根据计算， 一般的质点为20-50个原子间距，体积 占2%左右时效果最佳。
控轧控冷技术发展过程
20世纪20年代开始研究钢在热加工时， 温度和变形条件对显微组织和力学性能的 影响； 二战时，荷兰等国采用“低温大压下”细 化低碳钢的α晶粒，提高强韧性； 50年代末和60年代初，美国和原苏联等 国开展钢的形变热处理工艺与钢材组织和 性能关系的理论研究工作，为控制轧制和 控制冷却的机理研究和工艺的实践奠定了 基础；
控制轧制和控制冷却概念
控制冷却（Controlled Cooling)：控 制轧制后钢材的冷却速度达到改善钢材组 织和性能的目的。 控制轧制和控制冷却相结合能将热轧钢 材的两种强化效果相加，进一步提高钢材 的强韧性和获得合理的综合力学性能。 目前，控制轧制和控制冷却工艺已应用 到中、高碳钢和合金钢的轧制生产中，取 得了明显的经济效果。
我国控轧控冷技术概况
我国控制控冷起步于60年代初，并取得了 初步成果，例如对含有Cr、Ni、V的超高 强度钢德形变热处理工艺研究，轴承钢轧 后快冷工艺研究等； 1978年开始对控制控冷进行系统研究； 武钢、鞍钢、重钢、太钢等钢铁企业采用 控制控冷技术生产高强度、高韧性的造船、 锅炉及压力容器用各种钢材，开发了新钢 种，填补了国内钢材的部分空白。
学习内容
第一篇：控制轧制及控制冷却理论
钢的强化和韧化 钢的奥氏体形变与再结晶 在变形条件下的相变 微合金元素在控制轧制中的作用 钢材控制冷却理论基础
第二篇：控制轧制及控制冷却技术的应用
控制轧制及控制冷却技术在钢板生产中的应用 控制轧制及控制冷却技术在型钢生产中的应用 控制轧制及控制冷却技术在钢管生产中的应用
§1.1
2、强化机理
钢的强化机制
冷变形使金属内位错大量增殖,密度增大; 位错运动过程中彼此交截，形成割阶，使 位错的可动性减小； 许多位错经交互作用后缠结在一起，形成 位错缠结，使位错运动更困难，以致需要 更大的力才能使位错克服障碍而运动。 变形量越大，材料变形阻力越大，强度 越高。
§1.1
§1.1
钢的强化机制
强化：通过合金化、塑性变形和热处理等 手段提高金属强度的方法。 屈服强度：指金属抵抗塑性变形的抗力， 来源于金属原子间的结合力，理论值为 G/2Л，奥罗万修正值为G/30（G为晶 体的弹性模量）。由于实际金属中存在各 种晶体缺陷，特别是存在位错，位错很容 易运动，因而不能充分发挥原子间结合力 的作用，故金属的实际强度远低于理论值
二、固溶强化 (solid solution strengthening) 1、基本概念 固溶强化：当合金元素（溶质）固溶 到基体金属（溶剂）中形成固溶体时， 合金的强度和硬度则会提高，称为固 溶强化。如黄铜(Cu-Zn)强度要高于 紫铜。
§1.1
2、强化机理
钢的强化机制
弹性交互作用：溶质原子和位错周围均存 在应力场，为了使系统应变能降低，二者 会发生交互作用（比如溶质原子对正刃型 位错的偏聚），形成柯氏气团（围绕位错 而形成的溶质原子聚集物），阻碍位错运 运动； 合金元素与基体金属原子价不同，产生电 化学交互作用。
§1.1
4、特点
钢的强化机制
提高合金的屈服强度、抗拉强度和硬度 的同时，对其它影响如下： 几乎都使合金的塑性低于纯金属，但少数 例外(如Cu-Zn合金的强度和韧性同时提 高 )； 使合金的导电性低于纯金属； 提高合金的抗蠕变性能，减少高温下强度 损失；
§1.1
钢的强化机制
三、沉淀强化(preciptation strengthening)或时效强化(aging strengthening) 1、基本概念 沉淀强化：通过对过饱和固溶体的时 效处理而沉淀析出第二相产生的强化. 钢中常加入微量Nb、V、Ti元素，形成 碳化物、氮化物或碳氮化合物，在轧 制中或轧后冷却时析出，起到第二相
§1.1
钢的强化机制
金属强度的影响因素
化学成分：W(C) < 0.9%时，碳钢随含 碳量的增加，其强度增加。 加工工艺过程：纯Cu和纯Al的σs分别为 60MPa和40MPa，经过冷加工后强度明 显增加。 热处理工艺： W(C) ＝0.4%的碳钢经淬 火和高温回火（调质处理）后，其强度由 500MPa增至700－800MPa。
§1.1
钢的强化机制
金属和合金塑性变形包含晶内变形 和晶间变形。晶内变形是通过各种位 错运动而实现的晶内一部分相对于另 一部分的剪切运动，最基本的是滑移、 孪生和扭折。 在T≥0.5Tm时，可能出现晶间变形 和晶界滑移，这类变形不仅同位错运 动有关，而且扩散过程也起重要作用.