钢材的控制轧制和控制冷却Word版
钢材的控制轧制和控制冷却(2)
热变形后在静态再结晶区所得到的再结晶 晶粒尺寸随变形量的增大而细化，而受变 形温度的影响较小；在动态再结晶区所得 到的再结晶晶粒尺寸主要受温度影响，受 变形量的影响较小。
§2.2 热变形间隙时间内A再结晶行为
§2.3 动态再结晶的控制
一、动态再结晶发生的条件
用Z因子（温度补偿变形速率因子）来讨论动态 . 再结晶的条件：Z＝εexp(Q/RT)=Aσn Z一定时，ε↑，材料组织发生动态回复→部分动态 再结晶→完全动态再结晶； ε一定时，Z ↑，材料组织发生完全动态再结晶→ 部分动态再结晶→动态回复； 临界值Zc：ε一定时，Z值大于该值时得不到动态 再结晶组织，Zc随着ε而变化，ε越大，则Zc值越 大。
热加工的静态再结晶是在变形后发生的，是利 用热加工的余热进行的，它与冷加工再结晶的 区别是不需要重新加热。
一、静态再结晶的形核机
再结晶晶核由亚晶成长机构和已有晶界的局部 变形诱发迁移凸出形核产生； 形核部位优先在三叉晶界，其次是晶界； 再结晶的驱动力是储存能，以缺陷伴生的能量 方式存在 .
动态再结晶能否发生，由Z和ε决定。
§2.3 动态再结晶的控制
§2.3 动态再结晶的控制
Z参数越小（即 T越高），越容 易发生动态再结 晶，再结晶的临 界变形量越小； Z一定时，初始 晶粒尺寸D0越 小，越能在较低 的ε下发生动态 再结晶。
§2.3 动态再结晶的控制
二、动态再结晶的组织特点
平均晶粒尺寸D只由加工条件 . Z (T,ε)来决定
第一阶段：当塑性变形较小时，随着变形 量的增加，变形抗力增加，直到最大值。
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。
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。
控制轧制与控制冷却
奥氏体晶粒的大小对钢材的力学性能有显著的 影响。一般用晶粒度表示晶粒的大小。因此， 影响。一般用晶粒度表示晶粒的大小。因此，测定奥 氏体的晶粒度通常作为鉴定钢材质量的指标之一。 氏体的晶粒度通常作为鉴定钢材质量的指标之一。
铁 碳 平 衡 相 图
二、钢的控制轧制
控制轧制是以钢的化学成分调整或添加微合 金元素Nb Nb、 Ti为基础 为基础， 金元素Nb、V、Ti为基础，在热轧过程中对钢 坯加热温度、 开轧温度、 变形量、 坯加热温度 、 开轧温度 、 变形量 、 终轧温度 等工艺参数实行合理控制， 等工艺参数实行合理控制 ， 以细化奥氏体和 铁素体晶粒， 并通过沉淀强化、 铁素体晶粒 ， 并通过沉淀强化 、 位错亚结构 强化充分发掘钢材内部潜力， 强化充分发掘钢材内部潜力 ， 提高钢材力学 性能和使用性能。 性能和使用性能。
控轧控冷的物理冶金基础
轧后冷却速率对γ 轧后冷却速率对γ→α相变及其细化晶粒的 影响: 影响: 研究表明,提高轧后冷却速度能明显降低Ar 研究表明,提高轧后冷却速度能明显降低Ar3， 可抵消奥氏体晶粒细化及相变前形变给晶 粒细化带来的不利影响， 粒细化带来的不利影响，有力地增加了相 变细化晶粒作用。 变细化晶粒作用。这要求在控轧实践中对 冷却制度进行控制。 冷却制度进行控制。
控轧控冷的物理冶金基础
钢中溶质原子及第二相粒子: 钢中溶质原子及第二相粒子:在钢中适当添加 Nb、Ti等微合金元素 细化奥氏体晶粒. 等微合金元素, Nb、Ti等微合金元素,细化奥氏体晶粒. 这种利用高温形变再结晶与微合金元素溶解这种利用高温形变再结晶与微合金元素溶解析出的相互作用使晶粒充分细化的机制便是 控轧中控制奥氏体晶粒尺寸的主要的物理冶 金基础. 金基础.
控轧控冷的物理冶金基础
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、控制冷却工艺
控制轧制、控制冷却⼯艺控制轧制、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。
当采⽤控制轧制⼯艺⽣产时，铌将产⽣显著的晶粒细化和⼀定程度的沉淀强化，使轧后的钢材的强度和韧性都得到了很⼤提⾼，铌含量⾄万分之⼏就很有效，钢中加⼊的钒，因为具有⼀定程度的沉淀强化的同时还具有较弱的晶粒细化作⽤，因此在提⾼钢材强度的同时没有降低韧性的现象。
钢材的控制轧制和控制冷却(4)
§4.1 微合金元素在热轧中的溶解和析出
除了列状相 间沉淀外， 还有无规则 分布的位错 线上沉淀和 基体沉淀， 且后者是主 要的和多见 的。
§4.1 微合金元素在热轧中的溶解和析出
除了列状相间沉淀外，还有无规则分布的 位错线上沉淀和基体沉淀，且后者是主要 的和多见的。 析出颗粒的大小和排间距受轧后冷却速度、 转变完成温度和转变时间的影响。冷却速 度越大，析出温度就越低，相间沉淀排间 距越小，析出质点也越小；析出时间越长， 质点长大，使颗粒增大。 相变后剩余在F中的固溶Nb将在F中继续析 出，其质点大小决定于冷却速度。
§4.1 微合金元素在热轧中的溶解和析出
4）在A向F转变过程中和F内Nb(C,N)的析出 状态 由于各种碳氮化合物在A中的溶解度远远 大于在F中的溶解度，因此A→F相变发生 后，微量元素立即达到高度过饱和，产生 快速析出。位错、界面和其它晶体缺陷处 则是析出最有利的位置。 在含有Nb、V、Ti的钢中，碳氮化合物都 有规则成排地分布在F基体上，排于排之 间有一定距离，称为相间析出（或相间沉 淀）。
§4.1 微合金元素在热轧中的溶解和析出
控制轧制过程中Nb(C,N) 平均析出速度
加热后出炉不变 形冷却到820℃ 时，Nb的析出速 度很小； 变形的同时析出 Nb(C,N) 与析出 温度有关，在高 温和低温析出都 慢，900℃时析 出速度最快。
§4.1 微合金元素在热轧中的溶解和析出
高温轧制时（例如1000℃），在轧后冷却到相变 温度的过程中，Nb的平均析出速度不大，其原因 是变形产生的位置和畸变能由于回复和再结晶而 消失，不能再为Nb原子和C原子提供析出场所。 随着轧制温度降低，产生位错数量增加，而轧后 的回复、再结晶进行缓慢，因而加大了冷却过程 中Nb的析出速度。 在轧后冷却过程中Nb的析出速度主要取决于Nb的 过饱和度、变形温度和变形量。随变形温度降低 和变形量增大其析出速度增大。较低温度轧后， 由于A未发生再结晶，具有较高畸变能，位错密 度高，因而加速了C和Nb的扩散速度，Nb(C,N)同 时在晶内和晶界析出，颗粒细小。
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。
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钢材的控制轧制和控制冷却一、名词解释：1、控制轧制：在热轧过程中通过对金属的加热制度、变形制度、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。
2、控制冷却：控制轧后钢材的冷却速度、冷却温度，可采用不同的冷却路径对钢材组织及性能进行调控。
3、形变诱导相变：由于热轧变形的作用，使奥氏体向铁素体转变温度Ar3上升，促进了奥氏体向铁索体的转变。
在奥氏体未再结晶区变形后造成变形带的产生和畸变能的增加，从而影响Ar3温度。
4、形变诱导析出：在变形过程中，由于产生大量位错和畸变能增加，使微量元素析出速度增大。
两相区轧制后的组织中既有由变形未再结晶奥氏体转变的等轴细小铁素体晶粒，还有被变形的细长的铁素体晶粒。
同时在低温区变形促进了含铌、钒、钛等微量合金化钢中碳化物的析出。
5、再结晶临界变形量: 在一定的变形速率和变形温度下，发生动态再结晶所必需的最低变形量。
6、二次冷却：相变开始温度到相变结束温度范围内的冷却控制。
二、填空：1、再结晶的驱动力是储存能，影响其因素可以分为：一类是工艺条件，主要有变形量、变形温度、变形速度。
另一类是材料的内在因素，主要是材料的化学成分和冶金状态。
2、控制冷却主要控制轧后钢材冷却过程的（冷却温度）、（冷却速度）等工艺条件，达到改善钢材组织和性能的目的。
3、固溶体的类型有（间隙式固溶）和（置换式固溶），形成（间隙式）固溶体的溶质元素固溶强化作用更大。
4、根据热轧过程中变形奥氏体的组织状态和相变机制不同，将控制轧制划分为三个阶段，即奥氏体再结晶型控制轧制、奥氏体未再结晶型控制轧制、在A+F两相区控制轧制。
5、以珠光体为主的中高碳钢，为达到珠光体团直径减小，则要细化奥氏体晶粒，必须采用（奥氏体再结晶）型控制轧制。
6、控制轧制是在热轧过程中通过对金属的（加热制度）、（变形制度）、（温度制度）的合理控制，使热塑性变形与固态相变结合使钢材具有优异的综合力学性能。
7、钢的强化机制主要包括（固溶强化）、（位错强化）、（沉淀强化）、（细晶强化）、（亚晶强化）、（相变强化）等，其中（绕过）机制既能使钢强化又使钢的韧性得到提高。
8、一般可把轧后控制冷却过程分为三个阶段，称为（一次冷却）、（二次冷却）和（三次冷却）。
9、对于中高碳钢，如果要同时提高强度和韧性，不仅须进行控制轧制，同时要进行轧后（控冷），使珠光体在低温下产生，得到（细片层状态）的珠光体。
三、选择：1、控制冷却的关键点在于控制（A )。
（A）奥氏体发生的组织转变（B）奥氏体的再结晶（C）变形奥氏体（D）奥氏体的形核和长大2、对于动态再结晶发生的条件，动态再结晶能否发生，主要由温度补偿因子Z和（A）来决定。
（A）变形程度（B）待温厚度（C）设备能力（D）晶粒尺寸3、在（B )进行变形后的奥氏体中由于有变形带的存在，铁素体不仅在晶界上成核而且在变形带上成核。
（A）再结晶奥氏体区（B）未再结晶奥氏体区（C）部分再结晶奥氏体（D）奥氏体和铁素体的两相区4、Nb(C、N)析出质点固定亚晶界而阻止奥氏体晶粒再结晶阶段是在：（C )（A）出炉前（B）出炉后冷却到轧制前（C）变形奥氏体中（D）变形奥氏体向铁素体转变过程中5、抑制奥氏体再结晶作用最强的微合金元素是：（A）。
（A）Nb （B）V （C）Ti （D）B6、控制轧制的关键点在于控制（C）。
（A）奥氏体的形核与长大（B）铁素体的形核与长大（C）变形奥氏体的状态（D）奥氏体发生的组织转变7、在以下不同区域进行轧制，铁素体细化程度最大的是：（D )。
（A）再结晶奥氏体粗晶粒区（IA型）（B）再结晶奥氏体细晶粒区（IB型）（C）部分再结晶奥氏体（过渡型）（D）未再结晶奥氏体区（Ⅱ型）四、简答：1、简述钢材强化的几种主要机制，并说明对钢材韧性的影响。
钢的强化机制：固溶强化、位错强化、晶界强化、沉淀强化、亚晶强化、相变强化等1、固溶强化:溶质原子溶入基体金属使材料强度增加的现象。
机理：运动的位错与溶质原子之间的交互作用的结果。
效果：提高强度、降低塑属性。
间隙式固溶强化使强度↑，但塑性↓、韧性↓；置换式固溶强化强化效果小，但对塑性、韧性影响不大。
2、位错强化:在塑性变形中，随变形程度↑，基体强度↑的现象。
机理：变形量ε↑，位错密度ρ↑，位错的移动阻力↑，强化↑。
效果：提高强度、降低塑韧性。
3、沉淀强化:第二相微粒从过饱和固溶体中沉淀析出使材料强度↑的现象。
机理：位错和第二相颗粒相互作用。
(1) 对提高强度有积极作用的绕过过程； (2) 对提高强度作用较小的切割/ 剪切过程。
它们都会增加运动阻力，可以提高材料的强度。
4、细晶强化:随晶粒细化，屈服应力变高，基体强度上升的现象。
晶界强化本质：晶界对位错运动的阻碍作用。
晶界强化能同时提高材料的强度和韧性。
5、亚晶强化:位错密度增高，阻止位错运动。
6、相变强化:主要是指马氏体强化。
马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
碳原子固溶强化是马氏体最基本的强化机制。
2、请画出奥氏体热加工时的真应力—真应变曲线示意图，并说明曲线共分为几个阶段。
1、第一阶段（加工硬化）：当塑性变形小时，随着变形量增加变形抗力增加，直到达到最大值。
另一方面，由于材料在高温下变形，变形中产生的位错能够在热加工过程中通过交滑移和攀移等方式运动，使部分位错消失，部分重新排列，造成奥氏体的回复。
加工硬化超过动态软化。
2、第二阶段（动态再结晶）：在第一阶段动态软化抵消不了加工硬化，随着变形量的增加金属内部畸变能不断升高，畸变能达到一定程度后在奥氏体中将发生另一种转变，即动态再结晶。
动态再结晶的发生与发展使更多的位错消失，材料的变形应力很快下降。
随着变形的继续进行，在热加工过程中不断形成再结晶核心并继续成长直到完成一轮再结晶，变形应力降到最低值。
从动态再结晶开始，变形应力开始下降，直到一轮再结晶全部完成并与加工硬化相平衡，变形应力不再下降为止，形成了真应力一真应变曲线的第二阶段。
动态软化速度大于加工硬化速度。
3、第三阶段（稳态非稳态）：当第一轮动态再结晶完成以后，在真应力一真应变曲线上将出现两种情况：一种情况是应力达到稳定值，变形量虽不断增加而应力基本不变，呈稳态变形。
这种情况称为连续动态再结晶；另一种情况是应力出现波浪式变化，呈非稳态变形。
这种情况称为间断动态再结晶。
εc从开始到发生再结晶的变形量，εr从开始发生再结晶到最后一个晶粒发生再结晶的变形量。
当εc<εr时发生连续动态再结晶。
当εc>εr时发生间断动态再结晶。
连续动态再结晶：应力达到稳定值，变形量虽不断增加而应力基本不变，呈稳态变形。
间断动态再结晶：应力出现波浪式变化，呈非稳态变形。
当εc<εr时发生连续动态再结晶。
当εc>εr时发生间断动态再结晶。
3、简述控制轧制过程各个阶段Nb(C、N)的析出状态。
1、出炉前的Nb(C、N)质点状态：当含铌的硅锰钢加热到1200 ℃ 均热2 2 小时后,钢中铌量有 90 % 以上都固溶到奥氏体基体中了。
有极少数Nb(C、N)没有固溶到奥氏体中。
经电镜观察，这些粗大粒子直径大约在100nm左右。
这些未溶解的大颗粒的 Nb(C、N)不会对轧后奥氏体晶粒的再结晶有什么作用。
如果将钢加热到1260 ℃，保温 30 min；则 Nb (C、N) 全部溶解。
2、出炉后冷却到轧制前Nb(C、N)的析出状态：当铌钢加热到1200 ℃ 以后，分别冷却到1050 ℃ 、930 ℃ 和820 ℃ 时钢中析出的 Nb (C 、N N) ) 数量与1200 ℃时的未固溶的 Nb (C 、N N) ) 数量没有多大差别，也就是说在轧制前这一阶段的时间中，并没有从固溶体中析出多少 Nb(C、N) 。
这是因为碳氮化物相从固溶体中析出的动力学决定于晶核的形成条件、合金元素的扩散速度、过冷度和内应力（畸变能）3、变形奥氏体中Nb(C、N)的析出状态：在变形中析出 Nb(C、N) 的过程是动态析出过程。
只有当变形速度很低的情况下才能产生这种析出相。
另外在变形过程中析出的碳化物也难以和变形后快速冷却下析出的碳化物区分开。
即使在变形过程中，由于产生大量位错和畸变能增加，引起“ 形变诱导析出” ，使铌析出速度增大，如果变形时间短，实际析出量并不大。
高温轧制后（再结晶区轧制，如1050 ℃ ），由于变形产生的位错和畸变能由于回复和再结晶而消失， Nb(C、N) 颗粒的析出部位是沿奥氏体晶界析出，而在晶内析出很少，颗粒直径在 20 nm 左右。
低温轧制后（未再结晶区轧制，如900~ ~ 800 ℃ ），由于奥氏体未发生再结晶，具有较高畸变能，位错密度高，因而加速了碳和铌的扩散速度， Nb(C、N) 颗粒的析出部位既有在晶界上也在晶内和亚晶界上，故颗粒细小，直径在 5 5~ ~ 10 nm 。
此冷却过程中 Nb (C 、 ) N) 的析出量约占其总量的25 %~ ~ 30 % 左右，控制轧制就是应用这种微细的Nb(C、N) 析出质点固定亚晶界而阻止奥氏体晶粒再结晶，达到细化晶粒的目的4、在奥氏体向铁素体转变过程中和在铁素体内Nb(C、N)的析出状态：由于各种碳氮化物在奥氏体中的溶解度都远远大于在铁素体中的溶解度，因此当A→F 相变发生后，微量元素立即达到高度过饱和，产生快速析出。
而位错、界面和其它晶体缺陷处则是析出最有利的位置。
相间析出—随A→F 转变， A/F 之间的界逐渐向 A A 推进，而析出总是紧贴在相界面上成列状沉淀析出，相界面不断推进，列状沉淀析出就形成一排排有规则的新析出相。
一般析出—无规则的在位错线上和基体上沉淀析出。
一般沉淀析出是主要的、常见的，而列状的相间析出很少见。
相变后剩余在F F 中的固溶 Nb 将在F F 中继续析出。
质点长大速度缓慢，质点细小，一般小于 5 5 nm 。
其质点大小决定于冷却速度4、根据热轧过程中变形奥氏体的组织状态和相变机制不同，将控制轧制划分为哪三个阶段，各有什么特点。
1、奥氏体再结晶型控制轧制：是在奥氏体变形过程中和变形后自发产生奥氏体再结晶的温度区域中进行轧制。
2、奥氏体未再结晶型控制轧制3、在 A+F 两相区控制轧制：钢板和带钢控轧工艺。
在奥氏体向铁素体相变的A+F两相区的上限温度进行一定道次的轧制，使尚未相变的奥氏体晶粒继续变形、拉长，晶粒内形成新的滑移带，并在这些部位形成新的铁素体晶核。
再结晶奥氏体相变：奥氏体再结晶型控制轧制（Ⅰ阶段）ⅠA型：如果热轧后奥氏体发生再结晶，并且在转变前粗化成小于或等于ASTM№5级的奥氏体晶粒，那么转变时容易形成魏氏组织铁素体和珠光体。
形成魏氏组织的倾向在含铌钢中最强烈，其次是非合金钢，含钒钢最弱。
ⅠB型：如果热轧后奥氏体发生再结晶，转变前奥氏体晶粒是ASTM № 6级或者更细，则转变就按IB型进行。