钢材的控制轧制和控制冷却

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）B

6、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