材料加工组织性能控制新
金属材料加工中材料成型与控制工程
金属材料加工中材料成型与控制工程【摘要】本文主要探讨了金属材料加工中材料成型与控制工程的相关内容。
首先介绍了金属材料的选择与预处理，包括原材料的筛选和处理过程。
接着详细讨论了金属材料的成型工艺，包括铸造、锻造、拉伸等工艺技术。
然后介绍了金属材料控制工程技术，包括金属材料加工过程中的控制方法与技术。
并重点探讨了材料性能测试与质量控制，以保证产品的质量和稳定性。
最后讨论了金属材料加工中的环境保护措施，提出了可持续发展的相关建议。
总结了金属材料加工中材料成型与控制工程的重要性，并展望了未来发展趋势。
通过本文的研究，可以更好地了解金属材料加工中的关键技术和发展方向。
【关键词】金属材料、加工、成型、控制工程、选择、预处理、工艺、技术、性能测试、质量控制、环境保护、重要性、未来发展、展望。
1. 引言1.1 金属材料加工中材料成型与控制工程概述金属材料加工中材料成型与控制工程是金属加工领域的重要分支，旨在通过对金属材料的选择、加工工艺和控制技术的研究和应用，实现金属制品的成型和品质控制。
在这个过程中，材料成型工艺和控制工程技术起着至关重要的作用，能够影响金属制品的形状、尺寸和性能特征。
而材料性能测试与质量控制则是保证金属制品质量稳定的关键步骤，能够有效提高金属制品的使用价值和市场竞争力。
金属材料加工中的环境保护措施也是当前社会关注的焦点之一，通过采用环保材料和清洁生产工艺，减少生产对环境的污染，实现可持续发展。
金属材料加工中材料成型与控制工程的重要性不言而喻，其发展与应用将推动金属加工行业的技术进步和产业升级，为经济社会发展做出积极贡献。
未来，随着科学技术的不断进步和市场需求的不断变化，金属材料加工中材料成型与控制工程也将随之发展，不断探索新的成型工艺和控制技术，提高金属制品的质量和效率。
金属材料加工行业将迎来更广阔的发展空间，带动相关产业的快速发展，为实现绿色、智能和可持续的发展目标而努力。
2. 正文2.1 金属材料的选择与预处理金属材料的选择与预处理是金属材料加工中至关重要的一环。
材料智能化制备加工技术概述-北科大研究生课程作业
材料智能化制备加工技术概述材料智能化制备加工技术对很多人来说都是一个全新的概念，从字面意思来看，这是将传统的材料制备加工与人工智能等新技术结合，从而实现制备加工技术的智能化与自动化。
细究其深刻的含义，结合国内外许多相关专家的定义，它是一类先进的材料加工技术，应用人工智能技术、数值模拟仿真技术和信息处理技术，以一体化设计与智能化工艺控制方法，取代传统材料制备与加工过程中的“试错法”（“炒菜法”）设计与工艺控制方法，实现组织性能的精确设计与制备加工过程的精确控制，获得最佳的材料组织性能与成形加工质量。
20世纪后期以来计算机数值模拟、过程仿真技术的迅速发展，对材料制备与成形加工技术的研究和发展起到了重要的促进作用，这些技术使得材料的设计、制备与加工等过程的成本降低。
而人工智能、神经网络技术和材料数据库技术的不断完善，将对提高数值模拟与过程仿真技术的广泛适用性、结果可靠性，实现组织性能的精确预报产生重要影响。
另一方面，各种先进的在线检测、监控技术的发展，是加强对材料制备与成形加工过程质量的控制，提高成品率和生产效率、降低成本的重要保证。
综合利用这些技术的优势，发展智能化制备加工将会是今后材料制备与加工技术中最有发展前景的前沿研究方向，对未来的社会产生巨大的社会价值与经济效益。
首先谈一下对人工智能的认识，它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。
人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。
著名的美国斯坦福大学人工智能研究中心尼尔逊教授对人工智能下了这样一个定义：“人工智能是关于知识的学科――怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学。
”而另一个美国麻省理工学院的温斯顿教授认为：“人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作。
材料加工组织性能控制(第十章)XXXX9
（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 1) 二辊—四辊式中厚钢板轧机的控制轧制工艺 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：
表10-2 20g锅炉钢板控制轧制和控制冷却工艺 表10-3 16Mng锅炉钢板控制轧制和控制冷却工艺(S含量<0.025％)
（2）压力容器用中厚钢板的控制轧制和控
制冷却
碳素钢容器板和低合金容器板:出炉温度 ≥1150℃；高合金钢容器板的板坯出炉温度为 1200℃。
10.1.3 热轧双相钢的控制轧制和控制冷却 10.1.3.1 双相钢的组织、性能特点、生产方法
（2）特别高的屈服强度的钢（最小屈服强度 值：700MPa，且冷成型性能应非常好 ） 成分：0.08%C，l.3%Mn，0.1%Mo，0.05%Nb、 0.18%Ti和0.002%B 工艺： （1）高温加热；（2）温度较低的粗轧过 程中，碳化钛和碳化铌的变形诱导析出；（3） 终轧温度为850C左右，析出其他的合金碳化 物；（4）高的冷却速度，卷取温度必须显著低 于贝氏体开始温度。 性能：
较低（表 面质量较
差） 小
90-150 平行板型 中，最大5.0 粗轧1-2机架+卷 取精轧4-6机架 与传统工艺相当 与传统工艺相当
中
200-300 平行板型 低，最大2.5 粗轧1-3机架 ，精轧7机架
多 高
大
1）不同工艺与产品厚度关系 2）产品规格的市场需求 3）设备与产品花色的关系 （2）压缩比 （3） 连铸坯的加热 1)隧道式辊底加热炉 加热炉炉子长约150~200m，有缓冲功能。炉内辊 道速度可分段控制，输入端辊道速度最低，以适 应连铸速度较低的特点；中部和末端速度较高， 有利于钢坯快速通过；出炉段辊道速度则与F1速 度相匹配。
第2章 金属材料的组织与性能控制
1. 同素异构转变。 2. 匀晶相图的分析方法。 3. 合金相图与性能的关系。
思考题
1. 为什么要生产合金？与纯金属相比，合金有哪些优越性？ 2. 固溶体中，溶质元素含量增加时，其晶体结构和性能会发生什么变化？ 3. 试比较共晶反应和共析反应的异同点。 4. 为什么铸造合金常选用接近共晶成分的合金，而压力加工的合金常选用
ES线：C在A中的固溶线
PQ线：C在F中的固溶线
2．铁碳合金的平衡结晶过程
Fe-C 合金分类
工业纯铁 —— C % ≤ 0.0218 %
钢 —— 0.0218 % ＜ C % ≤ 2.11 % 亚共析钢 ＜ 0.77 % 共析钢 ＝ 0.77 % 过共析钢 ＞ 0.77 %
白口铸铁 —— 2.11 % ＜ C % ＜ 6.69 %
室温组织
F + Fe3CⅢ (微量)
500×
(2)共析钢 ( C % = 0.77 % )结晶过程
P中各相的相对量：
Fe3C % = ( 0.77 – xF ) / ( 6.69 – xF )
≈ 0.77 / 6.69 = 12 %
F % ≈ 1 – 12 % = 88 %
珠光体
强度较高，塑性、韧性和硬度介于 Fe3C 和 F 之间。
Ni 80 100
匀晶合金的结晶过程
L
T,C
T,C
L
1500
1455
L
1400 1300
c
a
L+
匀晶转变 L
1200d
1100 1000 1083
b
L
C匀u 晶合金与纯金属不同，它没有一个恒定的N熔i 点，
冷轧板超快速退火的组织织构的柔性化控制技术
冷轧板超迅速退火旳组织、织构旳柔性化控制技术微观组织控制：对老式旳冷轧汽车用钢而言，伴随汽车减重、节省燃油和保障安全旳迫切规定，采用减量化成分和紧凑型流程，在保证成形性能旳基础上深入提高材料强度，已经成为新世纪旳研究热点。
高强度深冲用钢（包括IF钢和Al镇静钢等）大多通过添加Mn、P和Si等元素到达固溶强化旳目旳。
这种钢在固溶强化母相旳同步引起晶界强度旳下降，恶化了固有旳晶界脆性问题（IF钢），导致更明显旳二次加工脆性；此外，固溶强化元素Si等旳添加损害深冲性能和涂层旳表面质量，不合用于复杂成形旳外板零件。
晶粒细化是可以同步提高材料强度和韧性旳最有效措施之一。
通过细化晶粒，提高晶界数量和密度，进而Q345B无缝管 bd提高（超）低碳钢旳晶界强度，同步大幅度改善二次加工脆性。
日本某钢铁企业通过大幅提高C 和Nb旳含量，运用细晶强化、NbC析出强化和PFZ无间隙析出区间技术，开发了一种440MPa级别旳细晶高强IF钢，明显提高了试验钢旳抗二次加工脆性。
实际上，除了微合金化手段以外，通过工艺控制同样可以实现晶粒细化。
近十年来这一技术在热轧领域进行了深入旳研究和应用。
总旳来说，重要有两组获得超细晶钢旳技术路线。
一组是剧烈塑性变形措施，如等通道角挤压、叠轧合技术、多向变形和高压扭转等；另一组则包括多种先进旳形变热处理技术，如形变诱导铁素体相变、动态再结晶、两相区轧制以及铁素体区温轧等。
目前商业用热轧高强钢旳最小晶粒尺寸在3-5μm，而冷轧退火钢一般在20μm左右。
众所周知，热轧组织参数、冷轧规程和退火工艺旳控制可强烈地影响冷轧产品旳组织和性能，但目前主流旳商业化退火措施，无论是老式旳罩式退火还是较先进旳持续退火，工艺参数单一，可变化范围窄，难以实现对组织性能旳柔性化控制。
这正是数年来制约冷轧-退火材料组织细化旳重要瓶颈，也是冷轧细晶化技术鲜有研究旳重要原因。
为了克服上述问题，RAL研究人员发现，超迅速退火技术因其独特旳加热及冷却方式，Q345B无缝管可实现多阶段复杂途径和灵活多样旳工艺参数控制，有望为冷轧-退火产品提供了更具全新旳组织-织构-性能处理方案。
材料的塑性变形机理和性能控制
材料的塑性变形机理和性能控制材料是人类社会发展的重要基石，是各种工业产品的基础。
在大多数制造过程中，材料的塑性变形是不可避免的。
而塑性变形机理和性能控制是材料科学与工程中一个重要的研究领域。
一、塑性变形机理塑性变形是指材料在一定条件下受到外力作用形成塑性变形并保持下去的能力。
材料的塑性变形是由其内部结构的变化而引起的。
塑性变形的主要机理就是晶体内部滑移与游移。
晶体内部的晶格缺陷对塑性变形过程中的原子滑移和游移起着关键作用。
对于晶体而言，其内部结构具有规则的排列方式，称为晶格。
而晶格缺陷包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。
在材料中，当受到外力作用时，原子在晶格内的移动会带来晶体内部结构的变化。
这种移动就是原子的滑移和游移。
滑移是指在相邻原子之间形成一些小的位错（错位点），使得晶体原子发生运动。
游移是指在晶体内部的缺陷上发生原子位移。
这两种运动形式是材料塑性变形的主要机理。
除了晶格缺陷，另一个重要的因素是晶界。
晶界是晶体中不同晶粒之间的界面，其存在会影响材料的特性，例如强度和延展能力等。
总之，塑性变形的机理是一个相对复杂的过程，需要深入研究晶格结构和其缺陷的变化情况。
二、性能控制为了实现工业产品的高效、高质量生产，对材料的性能进行有效控制十分关键。
从塑性变形的角度来看，这包括两个方面：强度和延展能力。
强度是材料阻抗外部应力的能力，在材料的塑性变形方面具有重要作用。
材料的强度受多种因素影响，包括晶粒尺寸、晶格结构和组织等等：例如，晶粒尺寸越小，其阻力就越大，从而提高材料强度。
延展能力是材料在承受应变时的变形程度。
合适的延展能力可以使材料更加可塑，适应更多种形状和用途。
在强度和延展能力之间，需要一个权衡。
例如，当强度越高时，延展性可能越差。
此外，还有一些因素可以通过材料加工和热处理进行控制，例如冷变形、淬火和退火等。
冷变形（例如轧制、拉伸和锻造等）可以增加材料的强度和硬度，从而提高其抵抗变形的能力。
淬火可以使材料更加坚硬，其中的快速冷却过程有助于将晶体结构固态化并提高材料机械性能。
热处理工艺的优化方法提高材料性能与可靠性
热处理工艺的优化方法提高材料性能与可靠性热处理工艺是金属材料加工中至关重要的一环。
通过控制材料的加热、保温和冷却过程，可以改善材料的性能和可靠性，提高其使用寿命。
本文将探讨一些优化热处理工艺的方法，以提高材料性能和可靠性。
一、合理选择加热温度和保温时间热处理工艺的第一步是将材料加热至一定温度。
合理选择加热温度可以改变材料的晶粒结构和相变行为，进而影响其性能。
同时，保温时间也是决定材料性能的关键因素。
在保温过程中，材料会经历相应的相变反应和再结晶等过程，不同的保温时间会对材料的性能产生不同的影响。
因此，在热处理工艺中，需要根据具体材料的性质和所需性能来选择合适的加热温度和保温时间，以达到最佳的效果。
二、控制冷却速度冷却速度对热处理后材料的性能有着重要影响。
常用的冷却方法包括水淬、油淬和空冷等。
合理选择冷却速度可以实现材料的硬化或淬火效果，使其具备更好的强度和韧性。
不同的材料需要采用不同的冷却速度，因此在热处理过程中，要根据具体材料的要求合理控制冷却速度，以达到最佳的机械性能。
三、采用淬火工艺淬火是一种常见的热处理工艺，通过迅速冷却材料，使其发生相变并形成硬质组织结构，从而提高材料的硬度、强度和耐磨性等性能。
淬火需要根据材料的组织结构和所需性能来选择适当的冷却介质和冷却速度。
同时，为了减少材料的变形和裂纹产生，可以进行应力退火等辅助工艺。
因此，采用合适的淬火工艺可以显著提高材料的性能和可靠性。
四、进行回火处理回火是一种常用的热处理工艺，用于消除淬火过程中产生的内部应力和改善材料的韧性。
回火可以改变材料的晶粒结构和相变行为，使其具有更好的塑性和韧性。
回火过程中，需要控制回火温度和保温时间，以达到所需的性能要求。
回火温度过高或保温时间过长都会影响材料的性能，因此需要进行合理的控制和调节。
五、精细调控工艺参数除了上述的基本热处理工艺，还可以通过精细调控工艺参数来实现材料性能的优化。
例如，可通过改变加热速度、调整保温温度和时间、采用复合工艺等方式来精确控制材料的晶粒尺寸、组织结构和相变行为，从而达到更好的性能及可靠性。
阐述金属材料组织和性能之间的关系
阐述金属材料组织和性能之间的关系金属材料和其性能在机械热处理加工中非常重要，我国关于这方面书籍很多，就说明了金属材料组织及其性能在机械行业非常重要。
金属材料和热处理主要的研究内容是通过了解和研究金属材料的具体成分含量；金属材料的组织结构和金属材料的性能等这三者之间的变化规律，找出改变金属内部组织的方式方法来改变金属材料的性能和结构的一种物理学理论，由于金属材料和性能是一项非常复杂的研究领域，通常使用和研究起来较为繁琐，文章针对金属材料组织和性能之间的关系，来详细的阐述在机械性能方面两者之间的关联，为我国的机械加工和热处理行业贡献自己的力量。
标签：金属材料；组织性能；机械热处理我们在进行生产过程中，一个非常重要的前提就是生产中应用的原料。
因此现在的机械行工业中很多企业都会在经济条件允许的前提下，准备大量的生产材料，以备不时之需。
金属材料在机械加工行业是非常普遍和重要的生产材料，在很多的行业中都能应用到，例如机械制造业，电力行业等。
金属材料可以在生产过程中提供必要的加工，改良基础。
需要指出的是由于金属材料存在很多性能和类别之间的差异，在机械加工的过程中，要仔细的区分和选择生产过程中的金属材料。
详细的掌握金属材料的各种性能和组织在加工生产过程中有很好的指导意义。
1 金属材料的具体分类和实际应用在机械加工过程中，金属材料是其加工生产的保障，机械加工成品的质量优劣和金属材料有着非常重要的关联。
近些年，我国在金属材料的性能和组织方面的研究已经取得了一定的研究成果，这些成果中有的已经应用到了我国的金属材料加工过程中，为我国的金属材料的加工起到了重要的指导作用。
从我国的金属材料的种类来分析，我国的金属材料主要分为三种，文章针对这三种金属材料的不同进行三方面的分析。
第一个方面是黑色金属材料的具体组成和应用。
第二个方面是有色金属材料的具体组成和应用。
第三个方面是特种金属材料的具体组成和应用。
下面进行详细的分析和论述。
材料加工新技术与新工艺（详细版）
一、材料是人类用以制造用于生活和生产的物品、器件、构件、机器以及其他产品的物质，也可简单定义为：材料是可以制造有用器件的物质。
新材料是指那些新出现或正在发展之中的，具有优异性能或特定功能的材料。
材料的分类：（1）按化学结构或组成分类：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料；（2）按用途分类：即结构材料、功能材料、结构功能一体化材料。
二、材料技术：是关于材料的制备、成形与加工、表征与评价，以及材料的使用和保护的知识、经验和诀窍。
从学科的观点来考虑，也可以将材料技术定义为：将材料科学和其他相关学科（如计算机、机械、自动控制）的知识应用于材料（制备）生产和使用的实际，以获得所需的材料产品、提高材料的使用效能的技艺。
2.2材料技术分类：（1）制备技术，如高分子材料合成技术、粉体制备、人工晶体、材料复合技术等；（2）成形与加工技术，如凝固成形、塑性加工、注射成形、连接技术等；（3）改质改性技术，如各种热处理技术、材料三束改性技术等；（4）防护技术，如涂层处理、钢板镀锌等；（5）评价表征技术，如力学性能试验、成形性试验、无损探伤、显微结构分析等；（6）模拟仿真技术，如组织性能预报、过程仿真技术等；（7）检测与监控技术，如在线检测技术、实时监控技术等。
三、材料加工技术3.1分类：（1）按照传统的三级学科进行分类，材料加工技术（方法）包括机加工（车钻刨铣磨等）、凝固加工（铸造）、粉末冶金、塑性加工（压力加工）、焊接（连接）、热处理等。
（2）按照被加工材料在加工时所处的相态不同进行分类，材料加工技术包括气态加工、液态加工（凝固成形）、半固态加工、固态加工。
3.2总体发展趋势，可以概括为三个综合，即过程综合、技术综合、学科综合。
3.3两个主要特征：（1）性能设计与工艺设计的一体化；（2）在材料设计、制备、成形与加工处理的全过程中对材料的组织性能和形状尺寸进行精确控制。
3.4主要发展方向：（1）常规材料加工工艺的短流程化和高效化；（2）发展先进的成形加工技术实现组织与性能的精确控制；（3）材料设计、制备与成形加工一体化；（4）开发新型制备与成形加工技术，发展新材料和新制品；（5）发展计算机数值模拟和过程仿真技术，构建完善的材料数据库；（6）材料的智能制备与成形加工技术。
材料加工过程中常见缺陷形成原因和控制措施
材料加工过程中常见缺陷形成原因和控制措施在材料加工的过程中，常常会出现一些缺陷，这些缺陷可能会降低材料的性能和质量。
了解这些常见的缺陷形成原因以及相应的控制措施，对于提高材料加工的效率和质量至关重要。
一、表面缺陷1. 划痕和刮痕：这些缺陷通常是由于加工过程中使用的工具和设备表面不平整或硬度不足导致的。
此外，操作不当或过度力度也可能导致划痕和刮痕的形成。
控制措施包括使用平整且硬度适当的工具和设备，并合理控制力度和操作方式，避免划痕和刮痕的产生。
2. 锈斑和氧化：这些缺陷通常是由于材料受到氧气和水的侵蚀和反应导致的。
在加工过程中，应尽量避免材料长时间暴露在潮湿的环境中，同时使用防锈剂和表面处理技术可以有效地防止锈斑和氧化的形成。
3. 气泡和孔洞：这些缺陷通常是由于材料内部存在气体或液体，在加工过程中由于温度或压力的变化导致气体或液体无法逸出，从而形成气泡和孔洞。
控制措施包括材料预处理，如真空处理以去除内部气体，并且在加工过程中要合理控制温度和压力，防止气泡和孔洞的形成。
二、尺寸缺陷1. 偏差：加工过程中，由于工具磨损、设备不稳定或操作不准确等原因，会导致零件尺寸偏离设计要求。
控制措施包括定期检查和更换工具、维护设备的稳定性，并确保操作人员接受过专业的培训，提高操作的准确性。
2. 粗糙度：材料表面的粗糙度是加工过程中另一个常见的缺陷。
粗糙的表面可能会影响零件的质量和功能。
控制措施包括选择适当的加工方法和工艺参数，如切削速度、进给速度以及刀具和夹具的选择，以获得所需的表面质量。
三、组织缺陷1. 结晶缺陷：材料加工过程中，结晶缺陷的形成通常是由于材料的冷却速度过快或冷却不均匀导致的。
这些缺陷可能包括晶界偏大、晶界分布不均匀等问题。
为了减少结晶缺陷的形成，可以采取适当的冷却措施，如控制冷却速度和温度梯度，以及进行热处理等。
2. 晶粒长大不均匀：晶粒长大不均匀往往会导致材料的性能和力学性能降低。
控制措施包括合理选择和设计加工工艺，如适当的热处理和锻造工艺，以及控制加工温度、压力和时间等参数，以实现晶粒的均匀长大。
工程材料的成分、组织、性能、选材、工艺与应用
材料学绪论一、本课程的性质一门研究材料的化学成分，加工工艺，组织、性能及应用几者之间的内在联系，分析如何运用材料科学的基础知识解决各实际问题的综合性，实践性极强的专业课。
二、本课程的目的使学生掌握如下能力：1、对各类工件所用材料进行合理选材和制定正确的热处理工艺（或其它加工工艺），以满足其使用要求。
2、解决工件加工和使用中出现的各类早期失效问题。
3、从事新材料、新工艺的开发和研制的初步能力。
三、工程材料定义工程材料（结构材料）：用来制备在工作环境下承受载荷的工件的材料。
四、参考书工程材料朱张校清华大学出版社金属材料学王笑天机械工业出版社复合材料（二十一世纪新材料丛书）吴人洁天津大学出版社第一章钢的合金化基础一、合金元素（Me）的定义碳钢（碳素钢）：Fe+C+杂质元素（S、P、Si、Mn、O、H、N……）合金钢：Fe+C+合金元素（Me）+杂质元素合金元素：以改善钢的工艺性能和使用性能为目的，人为添加到钢中的元素。
锰（Mn）铬（Cr）钼（Mo）钨（W）钒（V）铌（Nb）钛（Ti）镍（Ni）铜（Cu）钴（Co）硅（Si）硼（B）氮（N）铝（AL）稀土（RE）杂质元素：混入钢中的元素硫（S）磷（P）硅（Si）锰（Mn）氧（O）氢（H）氮（N）二、合金元素的分类及性质1、分类a、按是否形成碳化物（c’）分为：（1）碳化物（c’）形成元素：弱碳化物形成元素，Mn——Mn3C（固溶态）；强碳化物形成元素（Me强）Cr、Mo、W、V、Nb、Ti，其中：Cr、Mo、W（部分固溶态，部分化合态），V、Nb、Ti（化合态）。
（2）非碳化物形成元素：Ni、Si、Al、B、Cu、Co、RE（固溶态）b、按对Fe-Fe3C相图各区的影响不同分为：（1）扩大F区元素（固溶态）：Cr、Mo、W、V、Nb、Ti、Al、Si（提高A1、A3，使S点左移）。
（2）扩大A区元素：Ni、Cu、Mn、C、N（降低A自由能（G A），增加A 稳定性）。
热轧双相钢生产工艺与组织性能控制
工 业 技 术1 双相钢概述双相钢是由铁素体和少量(体积分数<20％)马氏体组成的高强度钢,也称马氏体双相钢,其双相组织是将低碳钢或低碳合金钢经过临界区热处理或控轧控冷工艺得到的[1]。
这种钢具有无明显屈服平台、屈服点低、初始加工硬化速率高等特点已成为一种强度高成形性好的新型冲压用钢。
双相钢的开发对汽车板材向轻量化、高强度发展有着重要意义,目前已经广泛应用于汽车制造业。
2 双相钢生产工艺的选择双相钢的实际生产工艺主要有两种:热处理法和直接热轧法。
相比之下,热轧法生产双相钢工序简单、成本低、节约工时和能源、便于大规模生产,成为生产双相钢的首选方法[2]。
目前,传统热轧双相钢的生产方法可分为中温卷取型热轧法和低温卷取型热轧法。
中温卷取型热轧法,即在通常的终轧及卷取温度下获得双相组织。
其原理是适当加入Cr、Mo等元素提高奥氏体在常规卷取温度范围内的稳定性,在其连续冷却过程中,由于奥氏体的稳定化而存在一个“窗口”,在“窗口”温度下进行卷取,在室温下获得F+M组织。
这种轧制方法的卷取温度为500～600℃。
低温卷取型热轧法,即极低温钢带在Ms点以下进行卷取,以获得双相组织。
这种方法利用热连轧后具有较长的输出辊道和轧后强制冷却设备的优势,在热轧阶段采用控轧工艺,轧后在输出辊道上采用快速冷却,将热钢带冷却到马氏体转变点Ms温度以下,并进行卷取。
这种轧制方法的卷取温度为100～300℃。
这两种生产工艺的特点:采取中温卷取型热轧法生产双相钢优点是对冷却能力要求不高,可适用于多数热带生产线;缺点是由于钢中要加入C r,Mo等合金元素,成本较高;采取低温卷取型热轧法时优点是使用合金量少,冶炼成本较低;缺点是Si含量较高,表面氧化铁皮难以去除,另外层流冷却需要较高的冷却速度。
3 生产工艺对热轧双相钢组织性能的影响3.1终轧温度的影响终轧温度对双相钢性能的影响与钢中的合金元素种类及含量有关。
对于一个给定成分的合金,有一个最佳的终轧温度范围。
金属材料组织和性能之间的关系
金属材料组织和性能之间的关系摘要：金属材料一般是指纯金属和具有金属特征的合金材料。
金属材料大致可以分为黑色金属和有色金属，黑色金属主要就是指钢铁产品，众所周知这也是目前我国工业化生产过程中最普遍和重要的金属材料。
相比黑色金属，有色金属在我国因其含量较少且加工难度相对而言比较大，使用范围就有所局限，所以它只会用于特殊零件的生产。
金属材料种类众多，性能各异，由此看来，在机械加工的过程中要根据实际需要选择合适的金属材料和加工工艺，就需要我们尽可能多地掌握金属材料的组织和性能及两者之间的关系。
关键词：金属材料组织和性能关系金属材料与人类生产和日常生活息息相关，金属材料种类众多，根据其性能应用场合也不尽相同，不同的金属原材料也有与之相对应和匹配的加工工艺，以次来得到优质的金属材料产品。
金属材料应用广泛，应用环境不同，对金属材料的性能也就提出了不同的要求，这就需要充分考虑金属材料的使用范围和利用相关工艺改变金属材料组织进而提高性能的手段。
1金属材料分类与应用1.1黑金金属成分构成与应用黑色金属是我们在日常生活中频繁接触的钢材材料，这一材料也普遍应用在工业化生产操作中，具体是铁、铬以及它们的金属合金。
黑色金属在全球范围内的产量十分丰富，占据了金属总产量的90%。
同时，在对黑色金属整体认知过程中可以划分为三种：第一种是含铁量达到90%的工业纯铁；第二种是2%-4%以下碳含量的铸铁；第三种是含碳量低于2%的碳钢。
另外不锈钢与高温合金钢也包含黑色金属，这是我们在日常生活中随处可见的金属物，基本在生产钢铁等产品中应用。
1.2有色金属成分构成与应用有色金属是除去铁、锰与铬的所有金属集合。
现代社会随着持续深入的自然资源开发，有色金属正在不断凸显其重要地位，是世界主要战略物资与生产材料。
我国黑色金属储藏量显著超过有色金属，主要在特殊范围和特殊用品生产过程中运用。
与黑色金属对比，有色金属的加工制作难度更高，是一种非常珍贵的物质。
建筑材料质量控制措施
建筑材料质量控制措施引言概述：建筑材料质量控制是确保建筑工程质量的重要环节。
合理的质量控制措施可以保证建筑材料的性能符合设计要求，从而确保建筑工程的安全可靠性。
本文将从五个方面介绍建筑材料质量控制的措施。
一、原材料选择1.1 了解原材料供应商的信誉和资质：选择信誉良好、具备相关资质的供应商，确保原材料的质量可靠。
1.2 检查原材料的认证文件：对于重要的建筑材料，如钢材、水泥等，要查看其相关认证文件，确保符合国家标准和工程设计要求。
1.3 进行原材料抽样检测：对于关键性的建筑材料，要进行抽样检测，确保其性能符合设计要求。
二、加工过程控制2.1 控制加工环境：建筑材料的加工过程中，要控制温度、湿度等环境因素，确保加工质量稳定。
2.2 严格执行工艺规程：根据建筑材料的生产工艺规程，严格操作，确保产品质量符合要求。
2.3 进行过程检测：在加工过程中，要进行定期的过程检测，发现问题及时调整，确保产品质量稳定。
三、产品质量检验3.1 进行外观检查：对于建筑材料的外观质量，如平整度、颜色等，进行检查，确保符合设计要求。
3.2 进行物理性能测试：对于建筑材料的物理性能，如强度、硬度等，进行测试，确保符合设计要求。
3.3 进行化学成分分析：对于需要进行化学成分控制的建筑材料，进行化学分析，确保符合设计要求。
四、质量记录与追溯4.1 建立质量记录档案：对于每批次的建筑材料，建立相应的质量记录档案，包括原材料供应商、加工过程控制记录、产品质量检验结果等。
4.2 追溯产品质量信息：在建筑材料使用过程中，如出现质量问题，可以通过质量记录追溯到具体的原材料批次和加工过程，以便及时处理。
4.3 定期评估质量控制措施：建立质量控制措施的评估机制，定期评估其有效性，及时进行调整和改进。
五、人员培训与管理5.1 建立培训机制：对质量控制人员进行培训，提高其专业知识和技能水平，确保能够正确执行质量控制措施。
5.2 加强质量管理：建立质量管理制度，明确责任和权限，加强对质量控制的管理和监督。
工艺参数对3003铝合金组织与性能的影响
工艺参数对3003铝合金组织与性能的影响工艺参数是指在材料的加工过程中采取的各种参数，如温度、应变速率、压力等。
这些参数的不同选择会对材料的组织和性能产生影响。
下面将以3003铝合金为例，详细探讨工艺参数对其组织和性能的影响。
首先，温度是影响3003铝合金组织和性能的重要参数。
高温加工能够提高材料的塑性，降低其屈服强度和硬度。
在高温下，3003铝合金的晶粒会发生晶界再结晶，晶粒尺寸增大，同时析出相也会溶解或形成新的析出相。
这会改善材料的冷破性能和延展性，但也会降低强度和硬度。
而低温加工能够获得较细小的晶粒和良好的力学性能，但会降低其塑性。
其次，应变速率是另一个重要的工艺参数。
高应变速率加工能够引起材料的显微组织改变，包括晶粒细化、晶界扩散和位错滑移。
这些改变会使3003铝合金的屈服强度和硬度得到提高，但也会降低其延展性。
低应变速率加工则相反，会导致晶粒尺寸增大，从而降低屈服强度和硬度，提高延展性。
第三，压力是影响3003铝合金组织和性能的另一个关键参数。
高压力加工能够提高材料的塑性，改善其延展性和冷破性能。
在高压力下，晶粒被细化，晶界曲度增加，这些都有利于提高材料的力学性能。
然而，过高的压力可能导致材料表面产生裂纹和断裂，因此需要合理地选择加工压力。
除了以上三个主要影响参数，其他工艺参数如变形温度、变形量、加热速率、冷却速率等也会对3003铝合金的组织和性能产生影响。
这些参数的选择应综合考虑材料的特性和所需的最终性能。
总之，工艺参数对3003铝合金的组织和性能有着重要的影响。
适当选择温度、应变速率和压力等参数可以调控材料的晶粒结构、相含量和相分布，进而改善其力学性能和物理性能。
在实际加工过程中，需要根据所需的材料性能和加工要求来合理地选择和控制这些工艺参数。
金属材料微观组织控制技术
金属材料微观组织控制技术金属材料微观组织是决定材料物理化学性能的基本因素，控制微观组织有着至关重要的作用。
金属材料微观组织控制技术是对金属材料进行针对性的控制，实现特定性能的重要手段。
金属材料微观组织的形成因素金属材料微观组织的形成与金属的成分、加工方式、热处理、变形量、变形方式、变形速率、变形温度等因素密切相关。
例如，在同一成分的材料中增加合金元素、过高的加工硬化程度、不同的热处理温度和时间等都会导致微观组织的改变。
控制金属材料微观组织的技术方法1. 合理选择金属的成分金属材料的成分对其微观组织和性能具有极大的影响。
例如，合金元素在不同的含量下对材料的物理化学性质会产生不同的影响。
一些小的合金元素，例如钛、锰、硒等都可以使钢的强度和硬度有显著提高。
2. 优化工艺流程在工艺流程中加工过程的强度、时间、方式同样影响金属的微观组织。
通过优化成形加工工艺、采取特殊的热处理方案可以实现对微观组织的控制。
3. 采取定向结晶技术定向结晶技术是一种利用单晶种子实现完全定向生长单晶和定向多晶的方法。
通过这种技术可以控制金属材料的晶粒尺寸、形状和取向，从而使金属材料的性能得到明显提高。
4. 晶界工程晶界是结晶体中不同晶体的接触界面，其对金属材料的力学性能具有重要影响。
晶界工程通过控制晶界特性来优化材料性能。
例如，通过在晶界上加入固溶元素来提高材料的强度和韧性，或者通过晶界相关诸如晶界弛豫、晶界滑移等过程来改善材料的塑性。
结语金属材料微观组织控制技术是增强金属材料特定性能和应用的重要手段。
随着科学技术的不断发展，尤其是微观纳米加工技术等新技术的出现，对金属材料微观组织的研究和控制也会越发深入。
高温高强度紧固件gh4350合金组织优化控制
《高温高强度紧固件gh4350合金组织优化控制》1. 引言在航空航天等领域，高温高强度紧固件的使用至关重要。
gh4350合金作为一种理想的材料，其组织优化控制对于提高紧固件的性能至关重要。
本文将从组织优化控制的角度，深入探讨gh4350合金在高温高强度紧固件中的应用。
2. gh4350合金的特性2.1 化学成分2.2 机械性能2.3 热处理工艺2.4 显微组织3. 高温高强度紧固件的需求3.1 工作环境3.2 承受力和温度要求3.3 成本考量4. 组织优化控制的重要性4.1 影响因素分析4.2 优化方法探讨4.3 控制措施实践5. gh4350合金组织优化控制的实际操作5.1 实验设计5.2 材料加工5.3 性能测试6. 个人观点和总结6.1 对于gh4350合金组织优化控制的理解6.2 个人观点共享6.3 总结回顾本文从gh4350合金的特性出发，介绍了高温高强度紧固件的需求以及组织优化控制的重要性。
通过具体的实际操作案例，阐述了gh4350合金组织优化控制的具体操作方法。
作者认为，只有通过深入研究和实际操作，才能更好地理解和掌握gh4350合金在高温高强度紧固件中的应用。
在未来，希望借助新技术手段，进一步提高gh4350合金组织优化控制的精准度，为航空航天等领域提供更好的紧固件解决方案。
7. gh4350合金在航空航天领域中的应用7.1 航空航天领域对紧固件的要求在航空航天领域中，紧固件承担着连接和固定关键部件的重要任务。
由于航空航天设备在高速、高温、高压等恶劣环境下工作，因此对紧固件的要求非常严格。
它们需要具备良好的耐腐蚀性、高强度、高耐热性和疲劳寿命长等特点，以确保航空航天设备的安全可靠运行。
7.2 gh4350合金在航空航天领域中的应用由于gh4350合金具有良好的高温强度和抗氧化性能，因此在航空航天领域中得到了广泛应用。
它常被用于制造喷气发动机、涡轮引擎、燃气轮机等高温高压设备中的紧固件，以确保设备在恶劣环境下的正常运行。
第5讲-金属材料组织和性能控制-应变强化和凝固
因此，通过对金属材料施加超过屈服强 度的应力我们就能够使其发生应变硬化；或 者说，在对金属材料进行冷作加工时，在材 料变形的同时，也使材料发生了加工硬化。 这就是许多制造技术如线材拉拔技术的基础。
图8-2图示说明了几种冷作加工（也可进 行热作加工）的材料制造技术。后面我们会 谈及热作加工和冷作加工的区别。许多制造 技术实质上就是变形和加工硬化同时进行的 冷作加工过程，如图8-2。
• 在材料的退火过程中，可能存在三个组织转变阶段。图8-14就是黄铜 退火时的三个阶段对黄铜材料性能的影响情况。
• 回复阶段 材料的冷作加工原始组织是由变形晶粒组成，晶粒中包括大量纠缠 的
位错。当对金属开始加热，附加的热能会让位错运动并形成多边化亚晶 粒结构的边界。此时，材料中的位错密度实际上并没有改变，这种低温 退火处理能够消除冷作加工产生的残余应力，但没有使位错密度发生变 化。因此，叫做回复阶段。
3、退火 • 冷作加工是一种非常有用的强化手段，它通过拉拔、扎制和挤压等方 法为材料成型提供了良好的实现途径。但是，冷作加工也会带来不期望 的问题，如材料塑性变差、存在残余应力等。由于冷作加工硬化产生的 根源是材料中的位错密度增加而形成的，那么我们就可以认定，任何能 够使冷作材料中位错排列改变或者消除的方法度应该能够消除冷作加工 带来的影响。 • 退火处理就是用来消除或部分去除冷作加工带来的影响的一种热处理 工艺。低温退火可以去除冷作加工产生的残余应力，而且对材料的机械 性能不会产生影响。而高温退火则可以用来完全消除冷作加工材料中的 加工硬化现象，退火后的工件硬度低，塑性好，而且表面质量和尺寸精 度都很好。而工件在退火处理后，还可以进行再次冷作加工。材料经过 多次反复的冷作加工和退火处理后，就可以实现材料的大程度变形。
材料的加工和结构调控
材料的加工和结构调控材料的加工和结构调控是现代材料科学研究的重点。
随着工业化的发展，新材料的出现使得我们对于材料加工和结构调控的需求越来越迫切。
一、加工技术加工技术是材料加工的重要环节，其本质是改变材料的结构和性能。
1. 金属加工金属材料最常见的加工方式是热加工和冷加工。
其中热加工包括铸造、锻造、轧制等，冷加工则包括拉拔、挤压、冷轧等。
这些加工方式都可以改变金属的形状和性能，从而满足不同方面的需求。
2. 非金属加工非金属材料的加工则更为复杂，常见的非金属材料包括陶瓷、高分子材料、水泥、玻璃等。
这些材料都有其自身的特点和应用范围，因此其加工技术也各异。
二、结构调控结构调控是指通过不同的方法使得材料的组织结构发生改变，从而改变其性能。
目前，结构调控主要有以下几种方法。
1. 点缺陷调控在材料的晶格结构中引入点缺陷（如空位、间隙等）可以改变材料的晶体结构和物理性质。
通过控制点缺陷的数量和位置可以进一步调控材料的性能。
2. 界面调控材料内部的各种界面（如晶界、颗粒界面等）也会影响材料的性能。
通过调控不同界面的数量和形态可以改变材料的力学性能、电学性能、导热性能等。
3. 结构拓扑调控结构拓扑调控是在一定的拓扑约束下，通过改变材料的空间结构使其性能发生变化。
这种方法可以用来调节材料的光学性质、电学性质等。
三、结构尺度调控结构尺度调控是在微观和宏观之间控制材料的结构尺度，进而实现对其性能的调控。
1. 纳米调控随着纳米科技的发展，纳米级别的材料制备和研究已成为当前材料科学和工程的热点之一。
纳米级别的材料具有许多特殊的性质，如巨大的比表面积、强化的光学、电学、力学等特性，因此具有极高的应用价值。
2. 介观调控介观调控是指在微观和宏观之间介于一定尺度范围内的材料结构调控。
介观调控在材料研究和应用中具有重要意义。
结语材料的加工和结构调控作为材料科学和工程的两个重要领域，涵盖了许多不同的学科和技术，对于人类社会的发展和进步具有重要的推动作用。
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制工艺
0
5
•常规工艺
•850850
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•4042 •4045
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•60064
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材料加工组织性能控制新
• 3.2 钢的奥氏体形变与再结晶（I型控制轧制） • 3.2.1热变形过程中的奥氏体再结晶行为 • 3.2.1.1 动态再结晶
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（1）奥氏体再结晶区控制轧制(又称I型控制轧制)
条件：950℃以上 再结晶区域变形。 主要目的：对加热时粗化的初始晶粒轧制再结晶 细化 相变后细小的晶粒。相变前的晶粒越 细，相变后的晶粒也变得越细。
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（2）奥氏体未再结晶区控制轧制(又称为Ⅱ型控 制轧制) 条件： 950C～Ar3之间进行变形。 目的：晶粒沿轧制方向伸长，晶粒内部产生形 变带。晶界面积，的形核密度 ，进一步促 进了晶粒的细化。
•（1）细化相变前的奥氏体 晶粒；（2）在细化奥氏体 晶粒的前提下，进一步使奥 氏体处于加工硬化状态； （3）在相变温度区间加速 冷却。
•3.1.2.4 合金元素的作用（微合金元素作用再讲）PPT文档演模板
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3.1.3 控制轧制的类型
•控制轧制方式示意图
•(a) 奥氏体再结晶区控轧；(b) 奥氏体未再结晶区控轧；(c) (+)两相区控 轧
Controlled
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•低温轧制的 优点：细化 铁素体晶粒。
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•图3-l 各种轧制程序的模式图 • CR-—控制轧制；AcC一控制冷却
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3.1.2 铁素体晶粒尺寸的控制
3.1.2.1 铁素体晶粒尺寸的计算式
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• 奥氏体相变过程示意 图
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•控制轧制三阶段示意图和 各阶段的组织变化
•再结晶与未再结晶型控轧示意图
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3.1.4 控制轧制工艺特点
•(1)控制加热温度： 加热温度决定轧制前奥氏体晶粒的大 小，温度越低晶粒越细。
•低温加热优点： （1）避 免奥氏体晶粒变粗大。（2） 缩短延迟冷却时间，粗轧 和精轧几乎可连续进行。 •缺点：（1）要减小板坯 的厚度。（2）含铌钢中铌 未固溶，达不到预期的析 出强化效果。
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•铁素体晶 粒的形核速 率
•铁素体晶核按抛 物线规律长大的 速度常数
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•奥氏体 晶粒直径
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3.1.2.2 变形奥氏体对铁素体晶粒的细化作 用
•结论：由加工硬化（变形）奥氏体相变得到的铁素体 晶粒比相同尺寸的未变形奥氏体或再结晶奥氏体相变 后得到的铁素体晶粒要细得多。
•原因：
•（1）变形使奥氏体的晶界上形成了许多台 阶
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（2）变形奥氏体除了在晶界上生成铁素体晶核以外，原来 奥氏体中的退火孪晶边界以及由于变形而形成的变形带，也 是铁素体的形核基地。
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3.1.2.3 冷却速度对铁素体晶粒尺寸的影响
•II 型控制轧制：要有足够的总变形量，可以不过分强调道 次变形量。原因：
•(+) 两相区轧制：压下率的增加会使位错密度增大，亚晶 发达和产生织构等，使钢材的强度升高，低温韧性得到改善。
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•3.1.5 控制轧制的实质
(1)尽可能降低加热温度，目的： (2)在中间温度区通过反复再结晶使奥氏体晶粒 微细化。 (3)加大奥氏体未再结晶区的累积压下量，增加 奥氏体每单位体积的晶粒界面积和变形带面积。
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(2)控制轧制温度 奥氏体区轧制：要求最后几道次的轧制温度要低。 原因：
•一般低碳结构钢终轧温度：830 C或者更低些。轧制含 Nb钢：控制在750C左右 。
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•(3) 控制变形程度
I型控制轧制原则：1)连续轧制，不要间歇，尤其在的高温 侧(动态再结晶区) ，原因： 2)道次变形量应大于临界变形量，使全部晶粒能进行再结 晶，避免混晶产生。原因：
讲）。
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表3-1 36CrSi钢用控轧工艺和用常规工艺后的机械性能
• 机械性 能
•
•b •(N/mm2)
•0.2 •(N/mm2
)
•5 •(%)
• •(%)
•
•HR
•(J／
C
cm2)
•
•加工方式
•高 温 控 制 轧 •1000103 •78583 •1214 •3846 •6075 •31
•
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•3.1.6 控制轧制的效应
(1)使钢材的强度和低温韧性有较大幅度的改善。 原理：细化晶粒。常规轧制工艺：铁素体晶粒 7～8级；控制轧制工艺：铁素体晶粒可达12 级，直径可为5m。 (2)可节省能源和使生产工艺简化。 途径： 1）降低钢坯的加热温度；2）取消轧后 的常化处理或淬火回火处理。 (3)可以充分发挥微量合金元素的作用（后面
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•图3-3 多道次轧制时轧制温度的影响(实验室数据) •0.18C-1.36Mn钢，各道次压下率20％，9个道次轧制到20mm
• 轧制温度变化范围(开始一结束)为200C
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•加热温 度
•终轧温度
•图3-4 轧制温度对铁素体晶粒直径、屈服点及断口转变温度的影响 (0.14C-1.3Mn-0.03Nb系钢)
材料加工组织性能控制 新
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2020/11/18
材料加工组织性能控制新
控制轧制(Controlled rolling)：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，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。
TMCP(Thermo Momechanical Processing)：
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(3) (+)两相区轧制 条件：Ar3点以下轧制。
目的： 1）未相变晶粒更加伸长，在晶内形成形变带，相 变形成微细的多边形晶粒； 2）已相变后的晶粒变形，于晶粒内形成亚结构， 因回复变成内部含有亚晶粒的晶粒。 组织：大倾角晶粒和亚晶粒的混合组织。 影响：强度升高，脆性转变温度（亚晶的出现）。