第四 章钢材控制冷却理论基础要点

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Hale Waihona Puke Baidu
2018年10月5日3时33 分
结论

控制冷却钢材的性能取决于轧制条件和冷 却条件。
轧材冷却之前的组织状态，取决于控制轧 制工艺参数 控制冷却的条件(开冷温度、冷却速度、 终冷温度等)对相变前的组织和相变后的 相变产物、析出行为、组织状态都有影响。 为获得理想的控制冷却钢材的性能，就要 将控制轧制和控制冷却很好的结合起来。
控制冷却对高温终轧的钢材作用

高温终轧钢材，轧后处于奥氏体完全再 结晶状态，如果轧后空冷，则变形奥氏 体晶粒将在冷却过程中长大，相变后得 到粗大的铁素体组织。冷却缓慢，奥氏 体转变的珠光体粗大，片层间距加厚， 力学性能较低。
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控制冷却对低温终轧的钢材作用
一次冷却是指从终轧温度度开始到变 形奥氏体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 一次冷却包括控制开始快冷温度、冷 却速度和快冷终止温度。

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冷却的目的：控制变形奥氏体的组织状态， 阻止奥氏体晶粒的长大，阻止碳化物析出， 固定因变形而引起的位错，降低相变温度、
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三次冷却(空冷)



指相变后至室温范围内的冷却。 低碳钢相变全部结束后，冷却速度对组织没有影 响。 含Nb钢在空冷过程中会发生碳氮化物析出．对生 成的贝氏体产半轻微的回火效果。 高碳钢或高碳合金钢相变后空冷时将使快冷时来 不及析出的过饱和碳化物继续弥散析出。如相变 完成后仍采用快速冷却工艺，可以阻止碳化物析 出，保持其碳化物固溶状态达到固溶强化的目的。
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( 2)喷射冷却




将水加压由喷嘴喷出的时，如果超过连续喷 流的流速时则水流发生破断，形成液滴群冲击 被冷却的钢材表面。 这种用液滴群冷却的方法叫做喷射冷却。 该方法适合于一般冷却及各种用途的喷嘴。 用同一喷嘴所能控制的冷却能力范围不太宽， 并且需要比其它方法施加更高的压力。
4.1.3常用的具体的冷却方法




( 1)喷水冷却(喷流冷却) 水从压力喷嘴中以一定压力喷出水流，而水流 为连续的，没有间断现象，但是呈紊流状态。 采用这种水流破断以前的连续喷流的冷却方法 叫做喷流冷却，或叫做高压喷水冷却。 特点 这种冷却方法穿透性好，在水膜比较厚的时候 采用。 一般应用在中厚钢板轧后冷却和钢板淬火。 在型钢冷却中进行局部冷却也可使用。该冷却 方法水的喷溅利害，所以水的利用率较差。
为相变做组织准备。


相变前组织状态直接影响相变机制和相交产物 的形态、粗细大小和性能。 冷却的开始快冷温度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。
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二次冷却控制
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。
目的是控制钢材相变时的 冷却速度和停止控冷的温度。 保证钢材快冷后得到所要求 的金相组织和力学性能。
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控制冷却对高碳钢和高碳合金钢轧制后的作用



对于高碳钢和高碳合金钢轧制后控制冷却的目 的则是防止变形后的奥氏体晶粒长大 降低以致阻止网状碳化物的析出量和降低级别， 保持碳化物的固溶状态，达到固溶强化的目的 减个珠光体球团尺寸，改善珠光体形貌和片层 间距，从而改善钢材的性能。



低温终轧钢材，终轧时奥氏体处于未再结晶温 度区域。 变形影响使相变温度提高，终轧后奥氏体很快 就相变，形成铁素体。 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， 从而降低了控制轧制细化晶粒的效果。 对HSLA钢，采用控轧控冷能得到更加细小的铁 素体+贝氏体，甚至全部为细小贝氏体组织， 使强度，低温韧性和焊接性能升高
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4.1.3常用的具体的冷却方法
设备选择依据：以冷却目的为依据，根 据产品形状特点，性能要求，考虑设备 冷却能力大小和范围，冷却均匀程度， 冷却能力调整的难易，耗水（气）多少， 对水质要求，冷却能力稳定性以及维修 难易程度选择

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4钢材控制冷却理论基础
4.1热轧钢材轧后冷却目的及分类 4.1.1控冷目的：




为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。 阻止或延迟碳化物在冷却过程中过早析出，使其在铁素体中 弥散析出，提高强度，同时减小珠光体团的尺寸，细化珠光 体片片间距 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。 利用余热进行轧后余热淬火或进行形变热处理，将形变强化 和相变强化相结合，提高钢的强韧性，简化工艺程序，减少 热处理加热次数，节省能耗
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轧后控制冷却的冷却介质



热轧钢材采用轧后控制冷却的冷却介质 可以是 气体、液体以及它们的混合物． 其中液体，特别是水做为冷却介质最为 常用。 具体的冷却方法因产品品种、轧后冷却 目的小同而异。
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最终目的：在不降低韧性的前提下提高强度
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带钢表面局部换热区描述
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4.1.2控制冷却分类


可分为轧制中间段冷却和轧后控制冷却 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)。
第 4 章 钢材控制冷却理论基础
了解控制冷却各阶段冷却的目的，不同轧材控冷的 方法及强韧化机理。 4.1控冷各阶段的冷却目的和冷却方式的选择 了解控制冷却的目的，不同冷却阶段的控制特点。 4.2轧后快速冷却的强韧化机制 掌握板材、线材控冷的方法及强韧化机理。
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