材料加工组织性能控制XXXX(第十章)

影响双相钢性能的组织因素：马氏体的成分和体
积分数、形状，以及铁素体的晶粒细化程度。 性能： (1)具有高强度、高韧塑性和高加工硬化率 。 (2) 双相钢板材具有板面纵向与横向力学性能差 异小的特点。 (3) 双相钢具有良好的抗疲劳性能和抗应力腐蚀 性能。 (4) 双相钢具有良好的焊接性能。
双相钢应力-应变曲线
除。 4)连轧机组许用轧制力明显的大于常规热带连轧 机组。
(2) 带钢厚度和板形精度
10.4 控制轧制控制冷却在线棒材生产中的应 用
特点： （1）变形量变化范围小。 （2）调整空延时间
控温轧制
控制余轧地制小的。两种类型：
（1）奥氏体再结晶型和未再结晶型两阶段的控轧
工艺。
加热温度：
粗轧工艺：
精轧工艺：
图10-24 三辊减定径机组上控制轧制后的组织
10.4.3 控制冷却在小型棒材生产中的应用
在线热处理：
优点： 10.4.3.1 棒材表面淬火及自回火工艺，“QTB (Quenched and Tempered Bar) ” 或 “ QTR (Quenched and Tempered Rod) ” 定义：
工艺2： “热送轧制”工艺(HotChargeRolling，简称HCR) 特点： 工艺3： 特点：
工艺4： 特点： 工艺5：“冷装炉”轧制工艺(即ColdChargeRolling，简称CCR)。
10.3.2 薄板坯连铸连轧的特点 （1）薄板坯连铸连轧生产线
图3-1 CSP工艺设备布置简图
（2）低碳钢薄板坯连铸连轧的铸态组织
图10-1 热轧带钢机组中的控制轧制参数和作用
图10-2 热轧带钢机组生产铌或钛合金钢时，各道次总动态再结晶临界变形率K 和总变形率ges的比较
a一相同微合金化元素量的影响；b-典型的微合金化元素含量
➢ 控制轧制进一步改进的工艺： 1)板坯加热温度的降低。 2)粗轧温度的降低。 3)粗轧板厚度的增加。 4)分级的冷却速度。
中温卷取型：适当加入Cr、Mo等元素合金化、 奥氏体变形后在连续冷却过程中先析出铁素体， 利用控制冷却速度使大部分奥氏体完成向铁素体 的转变。
低温卷取型：利用热连轧后具有较长的输出辊道 和轧后强烈冷却设备的优势而开发出来的。 工艺特点：
中温卷曲冷却工艺
（3） 控轧控冷工艺参数对双相钢组织性能的影响 1)终轧温度的影响
10.2.3.2 生产双相钢的方法和种类
（1）热处理双相钢
临界间双相(Intercriticaldualphase)简 称“IDP”。
奥氏体双相钢(Austenitedual phase)简称 “ADP”。
（2）热轧双相钢 控制要点： 1）调整钢的化学成分。 2）控制热轧工艺。 3）控制轧后冷却速度。 4）控制热带的卷取温度。根据卷取温度不同， 双相带钢分为中温卷取型和低温卷取型两类。
10.4.3.2 影响最终棒材性能的因素
（1）加热温度的影响： （2）变形速度的影响： （3）终轧温度及变形量的影响： （4）冷却工艺条件的影响：
未再结晶： 完全再结晶：
对综合力学性能，应尽量缩短这一段时间。
自回火温度：第二阶段终了时钢筋的表面最高温 度，又称平衡温度，此温度决定于第一阶段的冷 却时间。 合适的自回火温度取决于回火温度及棒材的化学 成分。
1）开轧温度 钢坯出加热炉温度不低于950℃。
2） 粗、中轧工序 粗、中轧采用Ⅰ型控制轧制工艺。
3）精轧工序 根据轧制钢种的不同， 精轧可采用Ⅱ型控制轧
制或两相区控制轧制，统称为低温精轧工艺。
应注意的问题：
（1）低温精轧变形率 （2）低温精轧前轧件的均温
图10-21轧件表面及芯部温降示意图 1-芯部温度; 2-1/4层温度; 3-表面温度
（3）低温精轧道次安排
（4）低温精轧适合的产品范围
大于Φ40mm的棒材不适于进行低温精轧。
（5）低温精轧的温度范围
钢种
温度范围 ℃
未再结晶轧制
两相区轧制
低碳钢
880～920
800～850
中碳钢
860～900
800～850
高碳钢
850～900
750～800
齿轮钢
850～900
780～850
连续小型棒材控制轧制时轧制表和冷却段布置
➢ 对测量技术装置各工艺步骤的可控性要求：
1)提高轧机功率以克服大的变形抗力要求。 2)提高粗轧板带剪切机功率。 3)尽可能使板带宽度和长度方向上的温度均匀。 4)在低温时也要进行温度测量和温度控制，以便 能利用低温卷取的长处。 5)在生产中测量奥氏体转变，以保证在相变过程 中进行终轧。
10.2.2 中厚板的控制轧制及控制冷却 10.2.2.1 不同类型中厚板轧机控制轧制工艺 （1） 四辊单机架中厚板轧机 控轧工艺:高温再结晶型和未再结晶型两阶段。 再结晶阶段： 未再结晶阶段： 终轧温度：
设备具有强大的轧制压力，允许采用厚度较大的 铸坯，或者可以用于轧制难变形产品，如铁素体 温度区轧制等产生高轧制力的产品。由于生产线 采用双流连铸机配置，年产量可高达250万t。
（4）步进式加热炉布置的薄板坯连铸连轧生产 线
缓冲时间的大小取决于步进炉内钢坯的存放量， 一般设计上可以考虑缓冲时间取1.5-2.0h。
C冷1～镦Ｃ钢4—水冷段；C58、50C～6—90附0 加水冷段（7与80钢～种8有50关）
轴承钢
850～9为保证尺寸的高精度，在减定径轧制时需要采取
相对小的变形量。
(b)
(a)
(c)
（2）为充分发挥控冷的效果，控轧必须采用相对 大的变形量。
解决方法： 1）紧凑式轧机的大压下与减定径机 组的轻压下相组合，再配以较低的变形温度；2）采 用2 架大变形量的减径轧机，与随后2 架小变形量的 定径轧机相结合。
10.2.3 热轧双相钢的控制轧制和控制冷却 10.2.3.1 双相钢的组织形貌、性能特点、生产 方法
双相钢： 由两相或两相以上的复合相组成的多
晶体材料。包括：由铁素体和约20％左右的马氏 体构成的高成型性的低合金高强度双相钢；由板 条马氏体和5％以下的残余奥氏体所构成的高强 度高韧性结构钢，以及由马氏体和奥氏体或铁素 体和奥氏体构成的双相不锈钢。
优点：
工艺过程： (1) 淬火阶段： (2) 回火阶段：
图1 Tempeore(表面预先淬火)工艺及其与CCT曲线的关系
(3) 最终冷却阶段：冷床上完成。最终组织：
关键工艺参数：终轧温度，淬火时间，水的流量 或者压力。 最终棒材产品的机械性能取决于：表面马氏体环 形面积与总断面面积之比；回火马氏体机械性能； 心部的组织形态。 回火马氏体的性能取决于：棒材化学成分和回火 温度。
（2） 双机架中厚板轧机的控制轧制工艺 形式：二辊—四辊式，三辊—四辊式、四辊—四 辊式
举例：2800二辊—四辊式：
控制轧制工艺： （a）粗轧终了温度：
道次压下率： 总压下率： （b）四辊精轧机分成两个阶段：部分再结晶的 上限范围轧制，道次压下率：
轧制温度： 未再结晶区轧制，道次压下率：
轧制温度： 终轧温度： （c）轧后采用控制冷却，快冷终止温度650℃。
（5）单流单机座炉卷轧机(TSP)
适合多品种、低投资为目的的配置方式。铸坯厚 度为50-70mm，最小产品厚度1.5mm，设计年产 量为50万t。缺点：带钢表面粗糙度不好 。
（6）无头连铸连轧(ECR)工艺生产线的理想配置
10.3.6 CSP热带性能与精度 (1) 性能
性能差异的原因：
1)铸坯在连铸机内的冷却过程钢水的过冷度大。 2)电磁搅拌和液芯压下技术的采用。 3) 轧制过程温差造成的带钢性能差基本上被消
（4）控轧控冷钢化学成分的调整
碳： 锰 ：细化晶粒、提高强度、增加韧性、降低相
变 温度Ar3 ，作用：1）扩大了加工温度范围 ；2） 使铁素体晶粒长大机会减少。 一般控制在1.3-1.5%之间 。 硫： 磷 ：不大于0.02% 。
10.1.2 控制冷却工艺设计（已讲过，略） 10.2控制轧制和控制冷却技术在钢板生产中的应用 10.2.1 热轧带钢的控制轧制和控制冷却 ➢ 5个步骤： 1)加热中，微合金化元素碳氮化合物的溶解。 2)再结晶临界温度以下施以大的变形。 3) 微合金化元素碳氮化合物的变形诱导析出延缓再结 晶。 4)未再结晶并强烈变形的奥氏体发生相变。 5)分配冷却剂量来控制冷却和调整所需要的卷取温度。
10 控制轧制和控制冷却技术的应用
10.1 控制轧制和控制冷却的基本内容及工艺参 数 设计 10.1.1控制轧制工艺的主要内容 （1）坯料加热制度的选择 :入炉温度、加热速度、最高加热温度、保
温时间、坯料的出炉温度以及对坯料 温度
均匀性、氧化和脱碳程度等的要求。 考虑因素：
（2）选择和设计控制轧制工艺的类型
图10-16 薄板坯连铸连轧产品与传统热轧产品的性能比较 1-20个普通带卷的平均值；2-20个CSP带卷的平均值
10.3.5 薄板坯连铸连轧生产线的配置 典型的薄板坯连铸连轧生产线工艺流程： 钢水中间包结晶器二冷区飞剪机 均热炉高压水除鳞（立辊轧边机） （粗轧机组）保温炉高压水除鳞 精轧机组近距离卷取机层流冷却远 距离卷取机打包入库。
（2）奥氏体再结晶型、未再结晶型和两相区 轧制的三阶段的控轧工艺。 粗轧工艺： 中 轧工艺： 精轧工艺：
连续小型棒材控制轧制时轧制表和冷却段布置
C1～Ｃ4—水冷段；C5、C6—附加水冷段（与钢种有关）
10.4.1 低温轧制
目的： 技术要点： （1）加热温度和粗轧工序： （2）中轧机组与精轧机组： （3）轧件的冷却强度必须在计算机控制下完成
（1）只有精轧机的薄板坯连铸连轧生产线
两条生产线的区别： 铸坯厚度约为50-70mm，设计年产量多在150万t， 产品最小厚度1.0mm。
（2）单流连铸机与粗精机组的薄板坯连铸连轧 生产线配置