控轧控冷与热模拟(第三部分)

从而导致钢的韧性变坏。
小。在铁素体－珠光体钢中，此现象
对于铁素体－珠光体钢，珠光体 亦可从下式中明确地看出：
量和晶粒大小与脆性转变温度的定 量关系如下：
1
s fa ia f p p fa kd 2
vTrs
1
43 37(Mn) 6.2d 2
1.5(珠光体)式中
—f a —铁素体体积分数；
——f p 珠光体体积分数
（3）塑变量法：取试样相对收缩变形
为1％时所对应的温度
6/4 塑变量法确 定脆性转变温7度
1.2 强韧性能的定量关系式
根据位错塞积理论导出著名 的Hall－Petch关系式如下：
1
s 0 K yd 2 或表示为：
－晶s 内 变(形0 阻 力：m t v ) k1d 1/ 2
－0 晶界性质影响的阻力系数；
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1.1 强韧性能的概念
冲击韧 性
将规定形状和尺寸的试样 置于固定支架上，然后释放 具有一定位能的重锤，把一 次 冲 断 试 样 所 作 的 功 AKV 或 AKU除于试样的原始面积F0所 得的值定义为冲击韧性，以 aKV或aKU 表示。
冲击试验原理
夏比V型缺口试样
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1.1 强韧性能的概念
比例极限σP－应力、应变能保持比 例关系时的最大应力
弹性极限σe－完全卸载后不出现任 何明显残余应变的最大应力
屈服强度σS－有明显上、下屈服点 时，用下屈服点对应 的应力表示， 无明显屈服点时，以试样残余应变 达到0.2％时的应力表示，标为σ0.2 抗拉强度σb－试样在拉断前所承受 的最大应力
低碳钢拉伸时的应力－应变曲线
控轧控冷与热模拟
衣海龙 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(东北大学)
1.钢材的强韧性能
1.1 强韧性能的概念
1.2 强韧性能的定量关系式
1.3 影响强韧性能的主要因素
2.钢材的控制轧制与控制冷却
2.1 控制轧制的概要
2.2 钢材热轧过程中的组织性能变化
2.3 控制轧制的类型
2.4 轧制工艺参数的控制
dK
－晶粒直径大小。
y
K1 ——晶粒尺寸系数，为曲线的斜率； Δσm ——固溶强化作用的增长量； Δσt ——沉淀强化作用的增长量； Δσv ——位错强化作用的增长量。
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1.3 影响强韧性能的主要因素
一、晶粒的大小
铁素体晶粒尺寸与韧性断裂
强度的关系如下：
c
2G r k
d 1/ 2
式中：
韧－脆转变温度
测定不同温度下的AK值，可得到温度 与 AK 值 的 关 系 曲 线 ， 曲 线 上 冲 击 值 显 著的温度称为韧－脆转变温度，也叫脆 性转变温度
韧脆性转变温度的测定方法：
冲击功-温度曲线
（1）能量法：取曲线上韧－脆状态下 冲击韧性平均值所对应的温度
（2）取断口结晶区面积为总面积50％ 时所对应的温度，以50％FATT表示
G—
—材料剪切模量；
R ——表面能；
K ——常数。
铁素体晶粒尺寸与韧-脆转变温 度的关系如下：
T转变＝A md 1/2
式中：
A、m ——材料剪切模量
由以上公式可以看出：钢材的屈服强度，断裂强度与铁素体晶粒
尺寸 成d正1比/ 2，即晶粒尺寸越细，屈服强度和断裂强度越高；铁
素体晶粒越细，韧-脆转变温度越低，低温韧性就越好。
；fa f p 1
式中
v—Trs—脆性转变温度；
d ——晶粒直径 。
——ia 完全铁素体的内摩擦应力； ——0 完全珠光体的内摩擦应力。
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1.3 影响强韧性能的主要因素
三、铌、钒、钛等合金元素的作用
铌、钒、钛等合金元素与钢中的碳、氮溶质原子具有极强的亲合力，能 够形成极为稳定的碳、氮化合物，在轧制过程中起到延迟再结晶和阻碍再 结晶晶粒长大的作用，几种微合金化元素对0.07C、1.40Mn碳锰钢再结晶 温度的影响规律如下：
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1.3 影响强韧性能的主要因素
三、铌、钒、钛合金元素的作用
在钢材轧制过程中，如能有效控制这些碳、氮化合物的析出行为 （数量、大小、形状和分布状态等），则可以充分发挥微合金化元素 对钢材施行细晶强化和析出强化的双重作用。铌、钒、钛三种微合金 元素对铁素体/珠光体钢晶粒细化、沉淀强化的影响规律如下图所示。
重要提示：在所有的钢材强化方法中，唯有晶粒细化可同时提高钢 材的强度指标和塑、韧性指标。
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1.3 影响强韧性能的主要因素
二、珠光体的数量、大小及分布
珠光体为渗碳体与铁素体所组成 当钢中的含C量（亦即珠光体量）增
的混合物。通常的情况下，珠光体 加时，钢的屈服极限增加，也就是使
的体积百分率增大时，使钢材硬化， Hall－Petch关系式中的 增 0大， 减k
组织：铁素体晶粒度，珠光体百分含 量，带状级别，魏氏组织，夹杂物数 量、大小、形状及分布状态等
性能：力学性能（屈服强度、抗拉强 度、冲击韧性等）；工艺性能（冷弯、 冲压、焊接性能等）；理化性能（耐 蚀、耐火、电磁性能等）
结构钢的三要素：强度、韧性和焊接 性能
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1.1 强韧性能的概念
强韧性是指金属材料的强度和韧性而言。强度指标有屈服强度、抗 拉强度等；韧性指标有冲击韧性和脆性转变温度等
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1.1 强韧性能的概念
断面收缩率Ψ％－拉伸前后 试样横截面的相对减缩量
延伸率δ％－拉伸前后试样的 相对伸长量。因集中变形受 试样形状和尺寸的制约，国 标规定拉伸试样的尺寸比例 应为L0/D0=5或10，所以对 应长短试样分别标为δ5或δ10
此外，通过拉伸试验还可测定 Z值、塑性应变比R、应变硬化 指 数 n 值 和 屈 强 比 σs/σb 值 等 用以评价板带产品的冷成型性 能
来自百度文库
3.控制轧制技术的进展
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1.钢材的强韧性能
轧制过程是指金属在外力的作用下产 生塑性变形的过程，它不仅可使金属获 得所必需的尺寸和形状，而且也使之获 得所必须的组织和性能。
形状：泛指板面的平直度（板形）， 浪形、瓢曲、旁弯、表面缺陷的有无 等
尺寸：泛指宽度、长度和厚度；横向 厚度偏差和纵向同条差是控制的关键
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1.3 影响强韧性能的主要因素
三、铌、钒、钛合金元素的作用
铌、钒、钛对铁素体/珠光体钢脆性转变温度的影响
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2.钢材的控制轧制与控制冷却
2.1 控制轧制的概要
• 所谓控制轧制,就是在调整钢材化学成分的基础上，通过对轧制过 程中的温度制度、变形制度和轧后冷却制度等进行有效控制，显 著改善钢材微观组织，获得具有良好综合力学性能的钢铁材料。