板带轧制技术的发展.pptx

控制轧制三个阶段理论
图 1.3 控制轧制过程中显微组织变化
钢的轧后控制冷却
➢ 一次冷却是指从终轧开始到变形奥氏体向铁素体(Ar3 )或 Fe3C(Arcm)开始转变的温度范围内控制其冷却参数(开始快冷温 度,冷却速度和快冷终止温度).
➢ 二次冷却是指从相变开始温度到相变结束温度范围内的冷却控 制.目的是控制钢材相变时的冷却温度和冷却速度以及停止控 冷的温度.其终冷温度一般是控制到相变结束, c-Mn钢和含Nb 钢冷却终了温度控制在600℃左右.轧后一次冷却和二次冷却对 一些钢种可以连续进行.对于微合金化低碳钢轧后快速冷却,终 止温度可以达到珠光体相变结束.
控制轧制与常规轧制的区别
➢ 常规轧制的工艺特点: 高温加热、高温开轧、高的终轧温度、低
的卷取温度,即三高一低。
➢ 控制轧制的工艺特点: 再结晶区轧制、未再结晶区轧制和
（+）两相区轧制。
高温变形的应力-应变特征曲线
t＝常数
。
ε＝常数
高应变速率 低应变速率
真应变，ε
图1.1 动态回复时的应力 －应变曲线特征
控轧控冷的物理冶金基础
➢ (γ+α)两相区控轧及其强化效应分析 : ➢ 如果在γ→α相变过程中继续进行轧制，则一方面
通过热变形在铁素体晶内引入大量位错及其亚结构。 ➢ 另一方面利用应变诱导使微合金元素碳氮化物在铁
素体中弥散析出，从而能够提高钢中位错亚结构及 析出强化作用。 ➢ 利用上述原理建立了包括（γ+α）两相区控轧的 三阶段控制轧制技术，并在西欧和日本得到了广泛 应用。
于铁素体晶粒的细化。但足够大的形变量可使 γ→α相变晶粒细化效应成 轧后冷却速率对γ→α相变及其细化晶粒的影响: ➢ 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，有力地增加了相变细化晶粒作用。这要 求在控轧实践中对冷却制度进行控制。
形核速率，N
控轧控冷的物理冶金基础
➢ 铁素体晶粒的细化:铁素体晶粒的形核速率愈大， 长大速率愈小，则晶粒愈细。
过冷度，T
图1.4 铁素体形核速率与过冷度的关系
控轧控冷的物理冶金基础
➢ 实验证明，在γ→α相变温度范围内，形变温度愈 低愈有利于铁素体晶粒的细化，因此，要尽可能降 低γ→α相变开始温度Ar3。
不利于铁素体晶粒的细化。 ➢ 因此，工业生产中，应将奥氏体晶粒控制在适当
的尺寸范围。
控轧控冷的物理冶金基础
➢ 相变前形变量的影响表现在三个方面: ➢ 通过变形使奥氏体晶粒拉长，并在晶粒内产生形变
带。 ➢ α相变前的形变使奥氏体晶粒形变储能增加，从而
使铁素体临界形核功降低，使形核率明显提高。 ➢ 相变前的形变能明显提高相变开始温度，这将不利
板带轧制技术
一.控制轧制与控制冷却
➢ 控制轧制与控制冷却的发展及特点 ➢ 微合金化 ➢ 热机械控制工艺
钢的控制轧制与控制冷却
➢ 控制轧制是以钢的化学成分调整或添加微合金 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、终轧温度等工艺 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、位错亚结构强化充分发 掘钢材内部潜力，提高钢材力学性能和使用性 能。
控轧控冷的物理冶金基础
➢ 高温形变再结晶诸参数对再结晶晶粒尺寸的影 响:
➢ 对静态再结晶来讲，Drex主要与ε及D0有关， 并有如下经验公式：
➢
Drex=CD00.57ε-1
(C-Mn钢)
➢
Drex=C΄D00.57ε-0.57
(Nb钢)
➢ 式中C和C΄值大致分别为0.5和0.9(对于
0.04%Nb)。
➢ 原始晶粒尺寸(D0): D0愈小愈有利于动态再结晶: D0减小,静态再结晶时间亦越短.
控轧控冷的物理冶金基础
➢ 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.
➢ 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.
➢ 影响γ→α相变晶粒细化的主要因素:相变前奥氏 体晶粒尺寸、形变量、轧后冷却速率和合金元素等。
➢ 他们通过对铁素体形核和长大速率及Ar3的作用而 影响铁素体晶粒的细化。
控轧控冷的物理冶金基础
➢ 奥氏体晶粒尺寸的影响表现为两方面: ➢ 奥氏体晶粒的细化将增加其单位体积的有效界面
积，从而能明显提高晶界形核位置的体积分数。 ➢ 随着奥氏体晶粒的细化，相变开始温度有所提高，
➢ 三次冷却即空冷,在快冷中来不及析出的碳化物,在空冷中随着 温度的降低,在铁素体中析出.
控轧控冷的物理冶金基础
➢ 奥氏体晶粒的细化:形变再结晶的驱动力.
➢ 影响再结晶过程的因素: ➢ 形变温度:形变温度越高越有利于再结晶过程的
加速进行. ➢ 形变量:实验表明,形变量的增大能明显提高再结
晶的形核和长大速率.
图1.2 动态再结晶时的应力 －应变曲线特征
控制轧制三个阶段理论
➢ 再结晶区轧制:通过再结晶过程的反复进行, 达到细化奥氏体晶粒的目的.
➢ 未再结晶区轧制:温度范围为950-Ar3 ;在形变 奥氏体中,形成变形带、位错及孪晶,铁素体就 在这些位置上形核,晶粒得到细化.
➢ (+)两相区轧制:奥氏体变形得到继续,在晶内 形成变形带;相变后的铁素体在受压时,在晶粒 内部形成亚结构,获得亚晶强化机制.前者相变 成多边形晶粒,后者因回复变成内部有亚晶粒的 铁素体组织.
钢的控制轧制与控制冷却
➢ 控制冷却是对轧后钢材的冷却工艺参数(开冷温 度、终冷温度、冷却速度)合理控制，为钢材相 变做好准备，并通过控制相变过程的冷却速度， 以达到控制钢材组织状态、各种组织的组成比 以及碳氮化物析出等，可以在降低合金元素含 量或碳含量的条件下，进一步提高钢材的强度 而不牺牲韧性，并且大幅度节约能耗。
控轧控冷的物理冶金基础
➢ 综合考虑以上两个因素,轧制过程中,若形变温度足 够高和形变量足够大,则会发生动态再结晶,
➢ 故通常的中厚板生产中,由于每道次的压下量有限, 难以发生动态再结晶,而主要是静态再结晶过程,但 应注意混晶现象.
控轧控冷的物理冶金基础
➢ 形变速率:提高形变速率将不利于动态再结晶的发 生,但也有研究表明,提高形变速率将缩短动态再结 晶时间.