轧钢-控轧控冷第4章分析
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6.控轧条件下的变形抗力
6.1 控轧中组织的变化对变形抗力的影响？ （1） 控轧中存在的残余应变对变形抗力的影响 （2） 控轧中广泛采用的形变-再结晶，时A晶粒 不断细化，细小的A晶粒也导致变形抗力的升 高。 （3） 控轧中有可能在（A+F）两相区轧制，F 的存在会改变单一A组织的变形抗力。
4 微合金元素在控轧中的作用
4.1 如wk.baidu.com理解微合金钢轧制?
从微合金的三个基本属性来理解： ①在热轧低碳和超低碳中添加的碳氮化物形成元素， 在钢的加热和冷却过程中通过溶解一析出行为对钢 的力学性能发挥作用。 ② 这些元素加入量很少，其总的含量小于0.1％， 钢的强化机制主要是细化晶粒和沉淀硬化。 ③ 必须采用控轧控冷工艺。只有采用控轧工艺，才 能使强度和韧性都得到提高。 采用何种微量元素主要考虑其溶解度、第二相析出 特点等从而使钢材的性能发生变化。根据理论分析 鹤实践证明，合适的微量元素为Nb、Ti、V。
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6.2 微量元素对变形抗力的影响？
随着微量元素铌添加量的变化， 在一次加工时变形应力的变化。 曲线表明变形应力随铌的增加 而增大。在高变形速度时变形 应力的增加是由于固溶于A的 铌抑制了动态再结晶而出现的。 在2.1×10-3s-1的变形速度下 出现了动态再结晶行为。说明 铌的添加促使产生动态再结晶 的临界变形量向高应变一侧移 动。并提高变形抗力。
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6.4 考虑变形累积效果的变形抗力计算
基本思路： 利用变形量、变形速度和变 形温度为函数的变形抗力公式为基础， 用考虑了累积残余应变的有效变形项代 替原变形抗力公式中的变形量项，求出 考虑变形累积效果时的变形抗力，这种 方法类似于冷轧时将前道次应变处理成 残余累积的方法。
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图6—3表明随着铌、钒、钛的 添加，在两次变形时的变形应 力的变化。该图加热到1100 ℃ 的试样在1100 ℃下变形获得细 化的奥氏体再结晶晶粒后，分 别在1000 ℃和850 ℃下给于 30％变形时所得到的变形应力 值。可见随着微量元素添加量 的增加，变形应力增大。铌、 钛的作用较大，钒的作用较小。 使奥氏体变形应力增加的原因， 一方面是由于固溶于A中微量 元素的作用，另一方面是由于 在1100 ℃下形变诱导析出和在 变形温度下析出的Nb（C、N） 抑制了A的再结晶。 7
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4.2 Nb（C，N）析出特点
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4.3 微量合金元素在控轧控冷中的作用
1） 加热时阻止奥氏体晶粒长大：由于微量元素形成高 度弥散的碳氮化合物小颗粒，可以对A晶界起固定作 用，从而阻止A晶界迁移，组织A晶粒长大。 2） 抑制A再结晶：由于微合金元素原子的固溶阻塞及拖 曳作用，及微合金元素的碳氮化合物的动态析出，阻 止了A的动态再结晶。也阻止了再结晶发生数量及长 大。 3）细化了F晶粒:一方面阻止了A晶粒长大，一方面阻止 A再结晶，细化了A，从而细化F。 4）影响强韧性能：形成细小晶粒及第二相弥散沉淀物， 从而既提高强度又提高韧性。
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7 钢材控制冷却理论基础
7.1 控冷的目的？ 热轧钢材轧后冷却的目的是为了改善钢 材的组织状态，提高钢材性能，缩短热 轧钢材的冷却时间，提高轧机的生产能 力。轧后控制冷却还可以防止钢材在冷 却过程中由于冷却不均产生不均匀变形， 而使钢材扭曲或弯曲。
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7.2 如果工艺设计不考虑控冷后果如何？
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7.3 轧后冷却分为几个阶段，每个阶段的目的？
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(空冷)。三个冷却阶段的冷却目的和 要求是不同的。
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1） 一次冷却与要求
一次冷却是指从终轧温度开始到变形奥氏休向铁 素体开始转变温度Ar3或二次碳化物开始析出温度 Arcm这个温度范围内的冷却控制，即控制其开始快冷 温度、冷却速度和快冷终止温度。 这一阶段控制冷却的目的是控制变形奥氏体的组 织状态．阻止A晶粒的长大，阻止碳化物析出，固定 因变形而引起的位错，降低相变温度、为相变做组织 上的准备。 要求：相变前组织状态直接影响相变机制和相变 产物的形态、粗细大小和性能。 —次冷却的开始快冷 温度一般说来越接近终轧温度，细化变形奥氏体和增 大有效晶界面积的效果越明显。
高温终轧的钢材，轧后处A完全再结晶状态，如 果轧后慢冷(空冷)，则变形A晶粒将在冷却过程中 长大，相变后得到粗大的F组织。由于冷却缓慢， 由奥氏体转变的珠光体粗大，片层间距加厚。这种 组织的力学性能是较低的。 对于低温终轧的钢材，终轧时奥氏体处于未再 结晶温度区域，由于变形影响使Ar3温度提高，终 轧后奥氏体很快就相变，形成铁素体。这种在高温 下形成的铁素体成长速度很快。如果轧后采用的是 慢冷，铁素体就有足够的长大时间，到常温时就会 形成较粗大的铁素体，从面降低了控制轧制细化晶 粒的效果。
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5 中高碳钢的控轧特点
5.1 试简述中高碳钢的控轧特点？
(1)以铁素体为主的钢，以细化铁素体晶粒来提高强度和韧 性，不论采用何种控制轧制方法都可以； (2)以珠光体为主的钢，通过控制轧制会使强度降低，韧性 提高。其强度降低的原因是由于珠光体片层间距加大，而韧 性改善的原因是由于珠光体球直径减小； (3)要达到珠光体球直径减小，必需细化奥氏体晶粒。因此 对于珠光体为主的钢，必须采用再结晶型控轧。如果采用奥 氏体末再结晶型控轧，会加大珠光体球直径； (4)对于中高碳钢，如果要同时提高强度和韧性，必须不仅 进行控制轧制，同时要进行轧后控制冷却，使珠光体在低温 度下产生，则可得到细片层珠光体，强度、韧性都得到提高； (5)对于中高碳钢，控制轧制利控制冷却的目的不仅只是提 高强韧性，有时还有一些其它性能及组织方面的要求。
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6.3多道次变形对变形抗力的影响
已知：道次之间的软化率反映了静态回复和静态再结晶 的进行情况。变形温度愈高、间隙时间愈长，软化率 愈大。 实践证明：铌钢：铌的存在使A再结晶开始温度升高。低 于900 ℃变形，在10S之内的间隙里仅发生回复过程 的软化。碳钢：高于800 ℃，在间隙里立刻发生再结 晶。 结论： 对铌钢在未再结晶区的多道次变形不会引起软化率的 大变化，因而有显著的应变积累。 对碳钢在未再结晶区的多道次变形，就可能因应变积 累而引起再结晶软化。
6.控轧条件下的变形抗力
6.1 控轧中组织的变化对变形抗力的影响？ （1） 控轧中存在的残余应变对变形抗力的影响 （2） 控轧中广泛采用的形变-再结晶，时A晶粒 不断细化，细小的A晶粒也导致变形抗力的升 高。 （3） 控轧中有可能在（A+F）两相区轧制，F 的存在会改变单一A组织的变形抗力。
4 微合金元素在控轧中的作用
4.1 如wk.baidu.com理解微合金钢轧制?
从微合金的三个基本属性来理解： ①在热轧低碳和超低碳中添加的碳氮化物形成元素， 在钢的加热和冷却过程中通过溶解一析出行为对钢 的力学性能发挥作用。 ② 这些元素加入量很少，其总的含量小于0.1％， 钢的强化机制主要是细化晶粒和沉淀硬化。 ③ 必须采用控轧控冷工艺。只有采用控轧工艺，才 能使强度和韧性都得到提高。 采用何种微量元素主要考虑其溶解度、第二相析出 特点等从而使钢材的性能发生变化。根据理论分析 鹤实践证明，合适的微量元素为Nb、Ti、V。
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6.2 微量元素对变形抗力的影响？
随着微量元素铌添加量的变化， 在一次加工时变形应力的变化。 曲线表明变形应力随铌的增加 而增大。在高变形速度时变形 应力的增加是由于固溶于A的 铌抑制了动态再结晶而出现的。 在2.1×10-3s-1的变形速度下 出现了动态再结晶行为。说明 铌的添加促使产生动态再结晶 的临界变形量向高应变一侧移 动。并提高变形抗力。
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6.4 考虑变形累积效果的变形抗力计算
基本思路： 利用变形量、变形速度和变 形温度为函数的变形抗力公式为基础， 用考虑了累积残余应变的有效变形项代 替原变形抗力公式中的变形量项，求出 考虑变形累积效果时的变形抗力，这种 方法类似于冷轧时将前道次应变处理成 残余累积的方法。
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图6—3表明随着铌、钒、钛的 添加，在两次变形时的变形应 力的变化。该图加热到1100 ℃ 的试样在1100 ℃下变形获得细 化的奥氏体再结晶晶粒后，分 别在1000 ℃和850 ℃下给于 30％变形时所得到的变形应力 值。可见随着微量元素添加量 的增加，变形应力增大。铌、 钛的作用较大，钒的作用较小。 使奥氏体变形应力增加的原因， 一方面是由于固溶于A中微量 元素的作用，另一方面是由于 在1100 ℃下形变诱导析出和在 变形温度下析出的Nb（C、N） 抑制了A的再结晶。 7
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4.2 Nb（C，N）析出特点
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4.3 微量合金元素在控轧控冷中的作用
1） 加热时阻止奥氏体晶粒长大：由于微量元素形成高 度弥散的碳氮化合物小颗粒，可以对A晶界起固定作 用，从而阻止A晶界迁移，组织A晶粒长大。 2） 抑制A再结晶：由于微合金元素原子的固溶阻塞及拖 曳作用，及微合金元素的碳氮化合物的动态析出，阻 止了A的动态再结晶。也阻止了再结晶发生数量及长 大。 3）细化了F晶粒:一方面阻止了A晶粒长大，一方面阻止 A再结晶，细化了A，从而细化F。 4）影响强韧性能：形成细小晶粒及第二相弥散沉淀物， 从而既提高强度又提高韧性。
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7 钢材控制冷却理论基础
7.1 控冷的目的？ 热轧钢材轧后冷却的目的是为了改善钢 材的组织状态，提高钢材性能，缩短热 轧钢材的冷却时间，提高轧机的生产能 力。轧后控制冷却还可以防止钢材在冷 却过程中由于冷却不均产生不均匀变形， 而使钢材扭曲或弯曲。
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7.3 轧后冷却分为几个阶段，每个阶段的目的？
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(空冷)。三个冷却阶段的冷却目的和 要求是不同的。
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1） 一次冷却与要求
一次冷却是指从终轧温度开始到变形奥氏休向铁 素体开始转变温度Ar3或二次碳化物开始析出温度 Arcm这个温度范围内的冷却控制，即控制其开始快冷 温度、冷却速度和快冷终止温度。 这一阶段控制冷却的目的是控制变形奥氏体的组 织状态．阻止A晶粒的长大，阻止碳化物析出，固定 因变形而引起的位错，降低相变温度、为相变做组织 上的准备。 要求：相变前组织状态直接影响相变机制和相变 产物的形态、粗细大小和性能。 —次冷却的开始快冷 温度一般说来越接近终轧温度，细化变形奥氏体和增 大有效晶界面积的效果越明显。
高温终轧的钢材，轧后处A完全再结晶状态，如 果轧后慢冷(空冷)，则变形A晶粒将在冷却过程中 长大，相变后得到粗大的F组织。由于冷却缓慢， 由奥氏体转变的珠光体粗大，片层间距加厚。这种 组织的力学性能是较低的。 对于低温终轧的钢材，终轧时奥氏体处于未再 结晶温度区域，由于变形影响使Ar3温度提高，终 轧后奥氏体很快就相变，形成铁素体。这种在高温 下形成的铁素体成长速度很快。如果轧后采用的是 慢冷，铁素体就有足够的长大时间，到常温时就会 形成较粗大的铁素体，从面降低了控制轧制细化晶 粒的效果。
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5 中高碳钢的控轧特点
5.1 试简述中高碳钢的控轧特点？
(1)以铁素体为主的钢，以细化铁素体晶粒来提高强度和韧 性，不论采用何种控制轧制方法都可以； (2)以珠光体为主的钢，通过控制轧制会使强度降低，韧性 提高。其强度降低的原因是由于珠光体片层间距加大，而韧 性改善的原因是由于珠光体球直径减小； (3)要达到珠光体球直径减小，必需细化奥氏体晶粒。因此 对于珠光体为主的钢，必须采用再结晶型控轧。如果采用奥 氏体末再结晶型控轧，会加大珠光体球直径； (4)对于中高碳钢，如果要同时提高强度和韧性，必须不仅 进行控制轧制，同时要进行轧后控制冷却，使珠光体在低温 度下产生，则可得到细片层珠光体，强度、韧性都得到提高； (5)对于中高碳钢，控制轧制利控制冷却的目的不仅只是提 高强韧性，有时还有一些其它性能及组织方面的要求。
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6.3多道次变形对变形抗力的影响
已知：道次之间的软化率反映了静态回复和静态再结晶 的进行情况。变形温度愈高、间隙时间愈长，软化率 愈大。 实践证明：铌钢：铌的存在使A再结晶开始温度升高。低 于900 ℃变形，在10S之内的间隙里仅发生回复过程 的软化。碳钢：高于800 ℃，在间隙里立刻发生再结 晶。 结论： 对铌钢在未再结晶区的多道次变形不会引起软化率的 大变化，因而有显著的应变积累。 对碳钢在未再结晶区的多道次变形，就可能因应变积 累而引起再结晶软化。