CSP低碳鋼奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變及冷變形特性研究.aspx_圖文

1、武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文CSP低碳鋼奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變及冷變形特性研究姓名：余漢松申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專(zhuān)業(yè)：材料加工工程指導(dǎo)教師：余馳斌20070518武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第頁(yè)摘要本文主要針對(duì)邯鋼“冷軋”工藝生產(chǎn)沖壓用低碳鋼熱軋后的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線和冷變形后力學(xué)性能進(jìn)行研究。主要研究?jī)?nèi)容包括：（）對(duì)熱變形后動(dòng)態(tài)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（曲線）進(jìn)行測(cè)定，分析不同工藝參數(shù)對(duì)曲線的影響；（）通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)顯微組織的檢測(cè)，分析控冷工藝參數(shù)與組織的關(guān)系；（）研究冷變形工藝參數(shù)對(duì)其力學(xué)性能和組織的影響。連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變（）曲線的建立采用膨脹法，利用腿熱模擬機(jī)進(jìn)行變形一冷卻實(shí)驗(yàn)，測(cè)量出試樣的溫度膨脹量變化曲線，根據(jù)曲線上

2、的特征點(diǎn)來(lái)確定奧氏體的各種相變點(diǎn)，確定了該鋼種的動(dòng)態(tài)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線。在光學(xué)顯微鏡下觀察試樣的顯微組織，測(cè)定不同冷卻速度下的試樣的組織及晶粒尺寸，并對(duì)工藝參數(shù)與組織之間的關(guān)系進(jìn)行了探討。在二輥軋機(jī)上對(duì)熱軋成品進(jìn)行了不同變形程度的冷變形，利用拉伸實(shí)驗(yàn)對(duì)冷變形后的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)定，并結(jié)合金相實(shí)驗(yàn)對(duì)不同冷變形情況下顯微組織進(jìn)行了分析。研究結(jié)果為邯鋼沖壓用低碳鋼生產(chǎn)工藝的控制提供了有價(jià)值的理論參考依據(jù)。關(guān)鍵詞：曲線組織冷變形力學(xué)性能第頁(yè)武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文“”：（）；佗）眥（）（）峨，§，（），：武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章引言第頁(yè)課題來(lái)源“低碳鋼奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變及冷變形特性研究”

3、課題是結(jié)合邯鋼生產(chǎn)線“一冷軋”工藝生產(chǎn)沖壓用熱軋鋼板（）的實(shí)際情況需要立定的研究課題。叻鋼熱軋后冷卻過(guò)程的不同冷卻速度對(duì)相變的影響和冷變形后力學(xué)性能及組織的研究是該課題的主要研究?jī)?nèi)容之。研究工作包括現(xiàn)場(chǎng)采樣，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)收集，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理及影響因素分析等。研究意義隨著生產(chǎn)工藝的不斷進(jìn)步，對(duì)鋼材的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，不僅要求有很好的表面質(zhì)量，對(duì)鋼材的組織力學(xué)性能更是提出了更高的要求。優(yōu)化冷卻工藝，研究軋后連續(xù)冷卻過(guò)程中組織演變進(jìn)而在軋后冷卻過(guò)程中控制板帶的組織與力學(xué)性能可以有效的提高鋼材質(zhì)。板帶在軋后連續(xù)冷卻時(shí)，內(nèi)部將發(fā)生一系列的相交過(guò)程，組織發(fā)生一系列重要而復(fù)雜的變化，這些變化主要取決

4、于板帶的冷卻速度和冷卻工藝，這些過(guò)程決定了板帶的顯微組織特性，從而決定其力學(xué)性能。因此，探索板帶在軋后的連續(xù)的冷卻過(guò)程中奧氏體相變，建立冷卻工藝與室溫組織和力學(xué)性能之間的關(guān)系具有十分重要的意義。同時(shí)，熱軋板帶生產(chǎn)出來(lái)后，很大部分將用于冷軋深加工，比如生產(chǎn)鍍鋅板，彩涂板，經(jīng)沖壓成型的汽車(chē)薄板，還有機(jī)電工業(yè)的重要材料硅鋼，這就又對(duì)板帶的性能提出了更高的要求，要求有更好的表面質(zhì)量和光潔度，更高的塑性應(yīng)變比，以及占優(yōu)勢(shì)的有利織構(gòu)，這樣才能更好的滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。所以，探索用于冷軋的成品板帶的冷交形特性，對(duì)于穩(wěn)定鋼的力學(xué)性能以適應(yīng)進(jìn)一步加工的要求，也是非常重要的。冊(cè)表示的是表示沖壓用熱軋鋼板及鋼帶（為鋼的

5、縮寫(xiě)，為板的縮寫(xiě)，為熱的縮寫(xiě)，商業(yè)哪的縮寫(xiě)，整體表示一般用熱軋鋼板及鋼帶），可用來(lái)做冷軋基板，產(chǎn)品主要主要適用于制造各種沖壓件、鋼管及其他金屬制品。目前邯鋼生產(chǎn)的供冷軋用鋼過(guò)程中反映出的主要問(wèn)題是：工藝參數(shù)的波動(dòng)對(duì)軋后帶鋼的組織及力學(xué)性能產(chǎn)生影響較大，特別是軋后冷卻控制更為敏感，由于軋制過(guò)程中工藝參數(shù)相互制約及與組織性能之問(wèn)關(guān)系的復(fù)雜性，給穩(wěn)定最終產(chǎn)品組織及機(jī)械性能帶來(lái)困難。為此，對(duì)該鋼種軋后冷卻過(guò)程組織演變規(guī)律進(jìn)行研究，并對(duì)其冷變形特征進(jìn)行探討，穩(wěn)定鋼的組織及力學(xué)性能是必要的。第頁(yè)武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章文獻(xiàn)綜述國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及邯鋼生產(chǎn)線簡(jiǎn)介國(guó)內(nèi)外控冷發(fā)展現(xiàn)狀在開(kāi)發(fā)軋制工藝時(shí)，人們致力

6、于降低終軋溫度。在熱軋帶鋼時(shí)，熱軋工藝保持不變，僅采用較低的卷曲溫度，可消除或減小板卷頭部、中部和尾部的強(qiáng)度差。鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變（）曲線為選擇合適的冷卻速度和帶鋼卷曲溫度提供了第一手參考數(shù)據(jù)，說(shuō)明軋后冷卻速度和卷曲溫度對(duì)帶鋼組織和性能有直接影響，因而引起人們對(duì)控制冷卻的重視。水幕冷卻是一種常用的冷卻方式英國(guó)鋼鐵公司塔爾伯特港寬熱帶軋機(jī)采用水幕冷卻裝置。在輸出輥道上總共安裝六個(gè)水幕，分成上下三隊(duì)，分別安裝在三處，每對(duì)水幕間距，上部水幕距輥道面，下部水幕集管出水口距輥道上表面。該裝置用，可調(diào)水量情況下，水幕具有足夠的冷卻速度和冷卻能力。該軋機(jī)原來(lái)的軋后冷卻系統(tǒng)是采用型管層流冷卻系統(tǒng)，在長(zhǎng)的水冷區(qū)有

7、根上部集管，每根集管上的型管直徑為哪。經(jīng)驗(yàn)表明：水幕冷卻能力大，水幕集管間距大，有足夠空間，比較容易清楚因事故而造成的廢鋼帶。水幕集管的部件少，抗堵塞能力強(qiáng)，冷卻區(qū)所占長(zhǎng)度短。雖然水幕冷卻具有很強(qiáng)的冷卻能力，但是據(jù)克鹵伯公司的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水幕冷卻的均勻性不及層流冷卻。年“層流”冷卻系統(tǒng)首先被英國(guó)鋼鐵研究協(xié)會(huì)開(kāi)發(fā)，并且英語(yǔ)在布林斯沃思市的咖熱軋窄帶鋼車(chē)間。年月在美國(guó)克利弗蘭市瓊斯勞林鋼鐵公司舢熱軋寬帶鋼軋機(jī)上，采用層流冷卻系統(tǒng)進(jìn)行軋后控制冷卻，將實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用到寬帶生產(chǎn)，使之成為工藝的現(xiàn)實(shí)。由于層流冷卻有很強(qiáng)的冷卻能力。所以該方法一般在要求強(qiáng)冷時(shí)使用。目前鋼板生產(chǎn)中采用管層流和板層流兩種。

8、美國(guó)克里弗蘭鋼鐵廠哪寬熱帶連軋機(jī)在輸出輥道上裝有一能力很強(qiáng)的層流冷卻控制系統(tǒng)。下部采用噴射冷卻，能使板厚達(dá)的熱軋帶鋼以左右的速度進(jìn)行冷卻。美國(guó)匹茲堡鋼鐵廠的姍熱連軋帶鋼軋機(jī)上安裝了一個(gè)層流冷卻控制系統(tǒng)。這臺(tái)軋機(jī)既能熱軋帶鋼卷，也能熱軋鋼板。采用這兩種控制冷卻系統(tǒng)，可以使鋼板卷和鋼扳從的終軋溫度快速降到。通過(guò)改變層流冷卻裝置的組數(shù)和輸出輥道的速度就可以得到所要求的溫度。冷卻速度使鋼板厚度及水溫的函數(shù)，卷取之后，板卷內(nèi)側(cè)的冷卻速度大約為每小時(shí)，而鋼板則按其厚度的不同，軋后控制冷卻的冷卻速度變化在。鋼鐵生產(chǎn)主要冷卻方式有，高壓水冷卻，水幕冷卻，層流冷卻，霧化冷卻等。目前世界各國(guó)帶鋼生產(chǎn)中采用的軋后控

9、制冷卻系統(tǒng)中，以層流冷卻系統(tǒng)最為普遍，也有多種配合使用。六十年代初，我國(guó)在軋后冷卻控制的研究方面開(kāi)始起步，七十年代后期丌始迅速發(fā)展起來(lái)，對(duì)控制冷卻工藝及其有關(guān)理論進(jìn)行了系統(tǒng)的研究?！傲濉焙汀捌呶濉逼谀_，控制武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第頁(yè)軋制控制冷卻被作為國(guó)家科委和冶金部的重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目之一。高等院校，工廠和科研單位相結(jié)合，組織大批科研，技術(shù)力量，在控制冷卻工藝的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用實(shí)踐等方面取得了巨大的成果，在某些方面已經(jīng)接近或達(dá)到國(guó)際水平。在這一期間，許多科研機(jī)構(gòu)建立了研究控制冷卻的實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)，為開(kāi)展控制冷卻基本理論研究和開(kāi)發(fā)新工藝打下穩(wěn)固基礎(chǔ)，為研制新品種創(chuàng)造了有利的條件。同時(shí)為有關(guān)

10、軋鋼廠提供了大量控制軋制和控制冷卻的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，推動(dòng)了控制冷卻工藝的應(yīng)用。武漢鋼鐵公司、鞍山鋼鐵公司等大型鋼鐵企業(yè)均采用先進(jìn)了的控制冷卻工藝生產(chǎn)出許多新型的鋼材，開(kāi)發(fā)了新品種，滿(mǎn)足了市場(chǎng)的需要，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)鋼材的部分空白?，F(xiàn)在，以寶鋼，武鋼，鞍鋼為代表的我國(guó)大型鋼鐵企業(yè)在鋼鐵生產(chǎn)中，在板帶軋后控制冷卻中均采用了較為先進(jìn)的冷卻方式，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，獲得良好的板帶性能起到了積極的作用。邯鋼生產(chǎn)線簡(jiǎn)介年月日，邯鋼與德國(guó)西馬克（）、西門(mén)子（）和洛伊（）三家公司組成的西馬克財(cái)團(tuán)正式簽訂引進(jìn)薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線的合同。同年月日，薄板坯連鑄連軋工程正式開(kāi)工奠基，年月日成功的生產(chǎn)出第一個(gè)熱軋帶卷，年月日簽署了驗(yàn)收

11、書(shū)，該條生產(chǎn)線轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。這條生產(chǎn)線有別于西馬克在世界各地投產(chǎn)的條生產(chǎn)線的絕大多數(shù)之外，在于它是和傳統(tǒng)長(zhǎng)流程中的高爐一轉(zhuǎn)爐兩工序相接（僅與德國(guó)蒂森。美國(guó)阿梅克生產(chǎn)線相同），同時(shí)它還創(chuàng)造了西馬克公司在全世界已投產(chǎn)的生產(chǎn)線中建設(shè)工期最短、投資最省、達(dá)產(chǎn)速度最快、漏鋼率最低四個(gè)第一。目前邯鋼正在進(jìn)行二期工程建設(shè)，年底實(shí)現(xiàn)一、二期總體設(shè)計(jì)規(guī)模萬(wàn)的生產(chǎn)能力，以最低的成本達(dá)到高的規(guī)模效益。圖邯鄲工藝流程圖工藝流程：鋼水罐一鋼水罐回轉(zhuǎn)臺(tái)一中間罐一結(jié)晶器一扇形段一鑄坯頂彎裝置一弧形導(dǎo)向裝置一拉坯矯直機(jī)一擺式剪分段（開(kāi)澆時(shí)切頭）一輥底式爐加熱、均熱一高壓水除鱗一粗軋機(jī)軋制（道）一輥底式爐保溫一高壓水除鱗一精軋

12、機(jī)組軋制一層流冷卻一地下卷取機(jī)卷取一檢查、取樣一稱(chēng)重、打捆、打印一入庫(kù)堆放冷卻、待發(fā)邯鋼生產(chǎn)線工藝流程見(jiàn)圖。該流程包括：第頁(yè)武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文（）高爐供應(yīng)鐵水，冶煉噴吹煤粉達(dá)，鐵水低磷，低硫：（）的頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐在三吹二生產(chǎn)條件下，可為生產(chǎn)線提供優(yōu)質(zhì)鋼水；（）鋼水經(jīng)爐精煉處理，以確保鋼水質(zhì)量；（）生產(chǎn)線分兩期建設(shè)，一期達(dá)萬(wàn)的生產(chǎn)能力。邯鋼生產(chǎn)線的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)在于：（）前接高爐一轉(zhuǎn)爐工序，實(shí)踐證明可充分滿(mǎn)足鑄機(jī)對(duì)鋼水溫度、成分、純度及澆鑄的工藝要求，而且避免了前接電路煉鋼工序廢鋼價(jià)高、電價(jià)高造成成本過(guò)高的不利因素。（）采用漏斗型結(jié)晶器，出口鑄坯厚度為哪，大于傳統(tǒng)工藝咖的規(guī)格。提高了鑄坯壓縮比，

13、充分發(fā)揮軋機(jī)生產(chǎn)能力，可比軋制唧鑄坯增大的產(chǎn)量，與此同時(shí)，還擴(kuò)大了產(chǎn)品規(guī)格，改善了帶卷質(zhì)量。（）增設(shè)了液芯壓下技術(shù)，有助于提高鑄坯質(zhì)量。（）在精軋機(jī)組前增設(shè)了一架不可逆粗軋機(jī)，在不更換結(jié)晶器的條件下，可靈活調(diào)節(jié)進(jìn)入精軋機(jī)組的帶坯厚度，改善了精軋機(jī)組的軋制條件，使生產(chǎn)組織更加靈活；通過(guò)粗軋液壓彎輥、等提前對(duì)帶坯的凸度，楔型進(jìn)行控制，有利于生產(chǎn)薄規(guī)格、公差小和板形齊整的帶卷。（）在粗軋機(jī)后增設(shè)了號(hào)均熱爐、在精軋機(jī)前增設(shè)高壓水除鱗裝置，提高了進(jìn)入精軋機(jī)的鑄坯尺寸精度和產(chǎn)品最終表面質(zhì)量。（）自動(dòng)化控制機(jī)系統(tǒng)中的技術(shù)創(chuàng)新。邯鋼生產(chǎn)線布置及有關(guān)參數(shù)見(jiàn)圖圖邯鋼生產(chǎn)線布置及有關(guān)參數(shù)針對(duì)調(diào)試過(guò)程中暴露出來(lái)的影響

14、生產(chǎn)的諸多問(wèn)題，依靠該廠技術(shù)力量，進(jìn)行了多項(xiàng)改進(jìn)：（）開(kāi)發(fā)了動(dòng)態(tài)二次冷卻模型。連鑄機(jī)生產(chǎn)的板坯質(zhì)量在很大程度上取決于二次冷 卻系統(tǒng)，原設(shè)計(jì)的連鑄機(jī)用的是比水量控制法，影響板坯表面質(zhì)量。因此，在原有的武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文二次冷水控制模型上開(kāi)發(fā)一個(gè)新的動(dòng)態(tài)二次冷卻模型，以保證生產(chǎn)無(wú)缺陷鑄坯。第頁(yè)（）開(kāi)發(fā)了子程序模塊，解決了卷取機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)松卷堆鋼和夾送輥壓力失調(diào)堆鋼事故，得到西門(mén)予專(zhuān)家的認(rèn)同與肯定。（）追加設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波軟件，解決了由于活套經(jīng)常振動(dòng)，造成與之間卡鋼，嚴(yán)重制約生產(chǎn)節(jié)奏和優(yōu)化調(diào)試工作的難題。（）優(yōu)化算法設(shè)定值，解決了薄規(guī)格軋制經(jīng)常出現(xiàn)軋機(jī)速度及張力失調(diào)所導(dǎo)致的堆鋼、卡鋼事故。邯鋼二期

15、工程中采用的新技術(shù)有：（）新建號(hào)連鑄機(jī)出口尺寸由咖增至，希望通過(guò)增加鑄坯厚度，擴(kuò)大液面面積，提高化渣能力，以利于改善鑄坯表面質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量。為此，需在扇形段增設(shè)第三代的動(dòng)態(tài)液芯壓下技術(shù)，使鑄坯減薄至眥，保證原有軋機(jī)的咬入。（）采用結(jié)晶器電磁制動(dòng)，有效的控制鑄流在結(jié)晶器內(nèi)的分布，減少卷渣和頁(yè)面波動(dòng)及邊緣沖刷，降低漏鋼率，延長(zhǎng)結(jié)晶器壽命。（）結(jié)晶器采用渦流液面檢測(cè)技術(shù)，精確度高，測(cè)量范圍大，液面控制可靠。（）增加第機(jī)架（）精軋機(jī)架，成品尺寸可達(dá)的薄規(guī)格。熱軋帶卷經(jīng)平整機(jī)和酸洗后可代替部分冷軋產(chǎn)品或直接熱鍍鋅代替部分冷軋熱鍍鋅產(chǎn)品，擴(kuò)大了產(chǎn)品的范圍。（）精軋機(jī)采用技術(shù)，提高板形控制能力和軋輥使用周期

16、。（）精軋機(jī)組全部采用輥縫潤(rùn)滑技術(shù)，可降低軋制力，有利于大壓下軋制，提高工作輥壽命，減輕軋機(jī)振動(dòng)，改善帶卷表面質(zhì)量。（）在機(jī)架出口處增設(shè)了壓帶風(fēng)機(jī)，當(dāng)軋制薄規(guī)格產(chǎn)品時(shí)，可防止帶鋼頭部在出后行進(jìn)在輸出輥道上的飄動(dòng)，確保運(yùn)送穩(wěn)定性。此外，還采用了張力輥、張力差輥、邊部遮擋等項(xiàng)技術(shù)。邯鋼的生產(chǎn)線從試生產(chǎn)到年月共開(kāi)發(fā)出多個(gè)品種系列余個(gè)牌號(hào)的熱軋板卷萬(wàn)，當(dāng)二期工程完成后實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)萬(wàn)的產(chǎn)量后，其余約的熱軋板卷可直接作為中間產(chǎn)品供給新建成的酸洗鍍鋅和冷軋生產(chǎn)線，其余的熱軋帶卷供應(yīng)市場(chǎng)。邯鋼生產(chǎn)線在年月開(kāi)發(fā)成功了花紋板，填補(bǔ)了工藝生產(chǎn)花紋板的空白，已生產(chǎn)各種規(guī)格花紋板萬(wàn)多。已生產(chǎn)、（）等，集裝箱用板，汽車(chē)大梁和

17、結(jié)構(gòu)用鋼，焊瓶鋼板、深沖冷成形用熱軋板卷等，并于年酸洗鍍鋅板投產(chǎn)后，批量生產(chǎn)為熱鍍鋅提供原料的品種，進(jìn)一步開(kāi)拓品種市場(chǎng)。邯鋼生產(chǎn)線有待解決的問(wèn)題有：（）生產(chǎn)線產(chǎn)品品種，規(guī)格需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和研制。根據(jù)邯鋼生產(chǎn)線的工藝特點(diǎn)，充分發(fā)揮該生產(chǎn)線工藝控制靈活的優(yōu)勢(shì)，努力開(kāi)發(fā)高附加值產(chǎn)品，拓寬產(chǎn)品生產(chǎn)范圍，努力降低新品種鋼的生產(chǎn)成本，滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，從而獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。（）薄規(guī)格的產(chǎn)品表面質(zhì)量存在缺陷，如含錳較高鋼種的薄規(guī)格產(chǎn)品表面出現(xiàn)翹皮第頁(yè)等缺陷。武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文（）精軋機(jī)組，振動(dòng)問(wèn)題。在軋制薄規(guī)格產(chǎn)品時(shí)，精軋機(jī)組、振動(dòng)。擬通過(guò)采用油膜軋制和增加軋機(jī)，減少軋機(jī)負(fù)荷，緩解振動(dòng)強(qiáng)度。帶鋼的軋后控

18、制冷卻控制冷卻技術(shù)簡(jiǎn)介帶鋼的控制冷卻技術(shù)就是對(duì)軋后的帶鋼在熱輸出輥道上進(jìn)行的冷卻過(guò)程進(jìn)行控制。由于這個(gè)過(guò)程對(duì)帶鋼質(zhì)量有重要影響，所以冷卻過(guò)程的控制已經(jīng)成為改善板帶產(chǎn)品質(zhì)量強(qiáng)有力的手段之一。同時(shí)，這一過(guò)程又與熱輸出輥道長(zhǎng)度及軋機(jī)產(chǎn)品密切相關(guān)。因此，卷取溫度控制是現(xiàn)代板帶鋼生產(chǎn)技術(shù)中的一個(gè)重要組成部分。帶鋼在精軋機(jī)組到卷取機(jī)之間安的熱輸出輥道上，在的冷卻段中，經(jīng)的冷卻，由精軋溫度降至卷取溫度。進(jìn)行冷卻的方式有高壓水冷卻、層流冷卻和水幕冷卻三種。世紀(jì)年代以前，主要使用由噴嘴噴射的高壓水進(jìn)行冷卻。由于噴射時(shí)高壓水成為非常細(xì)小的水滴，所以具有的動(dòng)能甚小，不能擊破鋼板表面的蒸氣膜。因此，鋼板表面仍保持膜沸

19、騰狀態(tài)，達(dá)不到高傳熱能力的核沸騰狀態(tài)，故其冷卻能力較低，一般為（）（）。年代以后，軋制速度不斷提高，后規(guī)格鋼板及新品種比例不斷增大，為實(shí)現(xiàn)快速冷卻，必須大幅度提高冷卻能力。在種種形勢(shì)下，層流冷卻技術(shù)逐步普及。層流冷卻采用恒定壓力的地壓水形成柱狀水流，這種柱狀水流以比噴射大的多的動(dòng)能沖擊到板面上，擊破鋼板表面的蒸氣膜，形成核沸騰。因此，層流冷卻比高壓水冷卻能力大得多，可達(dá)（）（）。年代英國(guó)開(kāi)發(fā)了一種水幕冷卻裝置，將柱狀水改為幕狀水流，即在冷卻集管上沿帶鋼寬度方向上開(kāi)一條縫，水自然地從集管中落下，形成水幕，落于帶鋼上表面。由于水幕水量大，水幕冷卻比層流冷卻能力更強(qiáng)。帶鋼下表面采用層流冷卻。層流冷卻

20、和水幕冷卻兩種冷卻兩種方式水量都可以根據(jù)帶鋼速度和厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到需要的冷卻速率，使帶鋼全長(zhǎng)冷卻均勻，并實(shí)現(xiàn)在預(yù)期的卷曲溫度下卷取。由于冷卻水流量沿板寬方向的分布不僅影響帶鋼溫度沿橫向的均勻性，而且也影響冷卻后帶鋼的板形，所以要考慮冷卻集管的結(jié)構(gòu)形式。在車(chē)的冷卻過(guò)程中，通常首先根據(jù)設(shè)定的出口厚度、軋制速度、終軋溫度、卷取溫度及冷卻水溫度、利用數(shù)學(xué)模型預(yù)算出所需開(kāi)啟的冷卻噴頭數(shù)量，或冷卻段的數(shù)量，以此進(jìn)行預(yù)控。為了克服噴水閥門(mén)的之后作用，控制信號(hào)應(yīng)提前發(fā)出，才能保證帶鋼頭部的卷取溫度。一般層流冷卻分為前后兩個(gè)段，前段的噴頭排數(shù)或長(zhǎng)度由預(yù)控模型設(shè)定，見(jiàn)圖，其增加方向如箭頭所示。后段的長(zhǎng)度或噴頭排

21、數(shù)則由終軋溫度補(bǔ)償項(xiàng)和卷曲溫度反饋控制量來(lái)確定，見(jiàn)圖，其增加方向也如箭頭所示。由于在預(yù)控模型中的終軋溫度是靠預(yù)算設(shè)定的，它與實(shí)測(cè)值不可能沒(méi)有偏差，因此在精軋機(jī)出口位置和卷取機(jī)入口位置均設(shè)有帶武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第頁(yè)鋼溫度測(cè)儀。當(dāng)帶鋼頭部由精軋機(jī)軋出而得到實(shí)測(cè)的終軋溫度以后，為了補(bǔ)償預(yù)控模型中的終軋溫度誤差，可以用數(shù)學(xué)模型計(jì)算出所需補(bǔ)償?shù)膰婎^數(shù)量。當(dāng)帶鋼頭部由精軋機(jī)軋出而得到實(shí)測(cè)的終軋溫度以后，為了補(bǔ)償預(yù)控模型中的終軋溫度誤差，可以用數(shù)學(xué)模型計(jì)算出所需補(bǔ)償?shù)膰婎^數(shù)量。當(dāng)帶鋼頭部進(jìn)入到卷取機(jī)前的測(cè)溫儀，測(cè)得實(shí)際的卷取溫度時(shí)，同樣根據(jù)卷取溫度的偏差值計(jì)算出所需反饋調(diào)整的噴頭數(shù)量，對(duì)卷取溫度進(jìn)行反

22、饋精調(diào)控制。為了計(jì)算所需的反饋精調(diào)量，必須采用動(dòng)態(tài)模型來(lái)計(jì)算帶鋼上任一點(diǎn)在不同位置的溫度高低，最終算出前段結(jié)束時(shí)的帶鋼溫降。有的工廠采用靜態(tài)模型來(lái)預(yù)控，而采用每隔一定時(shí)間間隔即對(duì)各有關(guān)參數(shù)實(shí)測(cè)一次，然后計(jì)算和控制一次，這樣相當(dāng)于把整個(gè)控制過(guò)程化分為許多小段，在每一段時(shí)問(wèn)間隔內(nèi)把過(guò)程看成為靜態(tài)的現(xiàn)象，這中把動(dòng)態(tài)過(guò)程靜態(tài)化的方法可以簡(jiǎn)化控制模型。、一乓才號(hào)肌一可，口，之，衛(wèi)乎卜圖層流冷卻系統(tǒng)（前段冷卻）按照各種產(chǎn)品冷卻要求不同，冷卻方法可以分為前段冷卻、后段冷卻和頭尾不冷卻數(shù)種。前段冷卻指帶鋼出精軋機(jī)后立即從前段噴水冷卻，以后再根據(jù)溫度偏差進(jìn)行補(bǔ)償和反饋控制。這種方法主要適用于帶鋼厚度稍大（啪）的

23、普通鋼的冷卻和有急冷必要的高級(jí)電工鋼的冷卻。后段冷卻則是只利用后端的層流冷卻設(shè)備，在冷卻區(qū)域僅做上部的后端噴水冷卻。將預(yù)控量、溫度補(bǔ)償量及反饋控制量放在一起，都從卷取機(jī)側(cè)進(jìn)行噴水。當(dāng)升速軋制時(shí)，按圖中箭頭方向增加噴頭。這種方法適用于厚度很?。ㄈ玑叮┑钠胀ㄤ摪搴碗姽や摰睦鋮s。至于帶鋼頭、尾不噴水主要是用于厚度更大的（如硼）的厚度及硬質(zhì)鋼材，以使其在廠一導(dǎo)叫，前上苫三圖層流冷卻系統(tǒng)（后段系統(tǒng)）之）取一些特殊的措施：一現(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)對(duì)于薄帶鋼而言，除上述的控制方法外，對(duì)于帶鋼頭部和尾部還需要采（）人們發(fā)現(xiàn)帶鋼頭部（和尾部）的冷卻效果要比主體的強(qiáng)。認(rèn)為這是由于帶鋼頭部第頁(yè)武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文在輸出輥

24、道上自由前進(jìn)，頭部發(fā)生上下振動(dòng)，破壞了冷卻噴水沖擊區(qū)外的沸騰膜，導(dǎo)致提高平均傳熱率。這種作用無(wú)法預(yù)測(cè)。為了補(bǔ)償這種額外的冷卻作用，在帶鋼頭部采用單獨(dú)的溫度補(bǔ)償。根據(jù)測(cè)得的頭部溫度偏差，在帶鋼之間進(jìn)行自適應(yīng)補(bǔ)償。（）卷取機(jī)之間卷取操作的差異導(dǎo)致卷曲速度不同，從而導(dǎo)致帶鋼尾部控制不良。所測(cè)卷取機(jī)速度用于反饋控制，只補(bǔ)償誤差部分。對(duì)帶鋼這一部分尾部來(lái)說(shuō)，也是用單獨(dú)溫度補(bǔ)償，與卷取機(jī)成函數(shù)關(guān)系。每臺(tái)卷取機(jī)單獨(dú)進(jìn)行溫度補(bǔ)償?，F(xiàn)代工藝對(duì)于帶鋼產(chǎn)品的性能要求越來(lái)越高，因此對(duì)于控制冷卻技術(shù)的要求也越來(lái)越高，所以控制冷卻技術(shù)也在不斷進(jìn)步。由于鋼材品種的多樣化，很多新的鋼種、高的性能必須通過(guò)控制冷卻得到。而熱軋帶

25、鋼的性能是由金相組織決定的。帶鋼的輸出輥道上冷卻期間，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F索體、珠光體、貝氏體甚至馬氏體。化學(xué)成分、冷卻速度和卷取溫度是決定帶鋼最終組織結(jié)構(gòu)和各種相變比例的主要參數(shù)。因此，通過(guò)控制冷卻速度和卷取溫度可以控制帶鋼的力學(xué)性能。在相變過(guò)程中，帶鋼釋放熱量，使冷卻過(guò)程控制復(fù)雜化?？紤]到大多數(shù)帶鋼的質(zhì)量，采用連續(xù)冷卻。相變的開(kāi)始點(diǎn)取決于冷卻速度。冷卻速度越高，相變溫度越低，鐵素體形核率就會(huì)越高。因此，冷卻速度高，形核率高，晶粒度就小。再加上珠光體層間距減小，鋼的強(qiáng)度則更大。另一方面，冷卻速度低，相變溫度就高，形核率就低，造成晶粒大，則鋼質(zhì)相對(duì)較軟。由此可得出，結(jié)構(gòu)鋼的冷卻速度要高些，深沖鋼冷卻

26、速度要低些。許多地方還必須控制的析出，帶卷在冷卻過(guò)程中的析出量取決于卷曲溫度的高低。析出率是溫度和時(shí)間的函數(shù)。在帶卷冷卻過(guò)程中，外圈和內(nèi)圈比帶卷本體部分要冷卻的快些，結(jié)果沿帶鋼長(zhǎng)度上析出不均勻。為了抵消這些影響，帶鋼頭部和尾部的卷曲溫度要比本體高些，即現(xiàn)代控制冷卻種所謂“”型冷卻模式。鋼材的性能好壞取決于化學(xué)成分、速度和冷卻條件。性能優(yōu)良的鋼材特點(diǎn)是，細(xì)的均勻的鐵素體晶粒結(jié)構(gòu)和二次硬化相，如細(xì)珠光體、貝氏體或馬氏體。有這種組織的鋼種強(qiáng)度高，塑性好，抗疲勞性好。而能否得到這種組織很大程度上決定于控制冷卻制度。傳統(tǒng)的控制的策略是連續(xù)冷卻，即對(duì)主冷卻區(qū)用前饋控制，對(duì)微調(diào)區(qū)用反饋控制。新的兩步卻則不然

27、，它有第一和第二主冷卻區(qū)，每個(gè)冷卻區(qū)均有控制回路，見(jiàn)圖：第一冷卻段前饋反饋第二冷卻段前饋反饋終。，溫廠一一一一廠。卷取機(jī)冷卻段圖兩部冷卻控制策略武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第頁(yè)傳統(tǒng)的連續(xù)冷卻前饋控制用在第一主冷區(qū)的冷卻段（從精軋機(jī)側(cè)算起），而反饋控制用在微調(diào)區(qū)冷卻。其功能如下：（）前饋。檢測(cè)的帶鋼參數(shù)，像厚度、速度和溫度，在精軋機(jī)后按一定距離取樣（取樣長(zhǎng)度）。為了保持目標(biāo)卷取溫度，要計(jì)算每個(gè)試樣的冷卻段數(shù)量。所算的冷卻段數(shù)量與以前試樣的冷卻段相比較（試樣值與設(shè)定值相比），根據(jù)設(shè)定計(jì)算的冷卻方式來(lái)決定冷卻段數(shù)量的增或減。計(jì)算各個(gè)指定的冷卻段必須接通（或切斷）的時(shí)間，考慮到該冷卻段的運(yùn)行時(shí)間。運(yùn)行時(shí)間

28、是由試樣到達(dá)指定冷卻段的預(yù)計(jì)時(shí)間推算出來(lái)的。根據(jù)計(jì)算出的時(shí)間一速度表推算，并需考慮實(shí)際帶鋼速度與預(yù)測(cè)帶鋼速度之間的偏差。（）反饋（微調(diào)作用）。根據(jù)各個(gè)試樣的實(shí)測(cè)溫度和目標(biāo)卷取溫度之差，調(diào)節(jié)微調(diào)區(qū)中噴水冷卻段的數(shù)量。因?yàn)檠舆t時(shí)間（微調(diào)段和卷曲溫度測(cè)量點(diǎn)之間有距離），在此反饋控制中采用低增益。傳統(tǒng)的帶鋼冷卻曲線見(jiàn)圖，兩部冷卻結(jié)果見(jiàn)圖，兩部冷卻的策略是控制微調(diào)區(qū)中間溫度和卷曲溫度。通過(guò)第一和第二冷卻區(qū)域的兩個(gè)獨(dú)立的控制環(huán)路，可以更加靈活的控制冷卻過(guò)程。在冷卻第一步，在試樣通過(guò)終軋溫度測(cè)量點(diǎn)時(shí)，采用前饋。而反饋行為，即由測(cè)得的帶鋼溫度和溫度誤差推導(dǎo)，與進(jìn)入第一冷卻區(qū)的試樣的前饋相結(jié)合。在第二步冷卻，試

29、樣通過(guò)中間溫度測(cè)量點(diǎn)時(shí)，進(jìn)行前饋。最后，為減少卷曲溫度測(cè)量誤差，要應(yīng)用反饋。圖傳統(tǒng)軋機(jī)帶鋼冷卻溫度分布（帶鋼：；材質(zhì)：）（一內(nèi)部；一表面；平均）第頁(yè)武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文葛圖兩部冷卻法帶鋼溫度分布冷卻過(guò)程中的組織演變行為棚鋼材的軋制冷卻過(guò)程中，材料發(fā)生的組織變化，在很大程度上決定了成品的最終性能，同時(shí)組織變化也對(duì)變形過(guò)程本身產(chǎn)生作用，隨著微觀組織的變化，材料的屈服應(yīng)力也隨之改變，一定條件下產(chǎn)生的材料組織影響著所需變形力以及工藝的最終尺寸和形狀。因此，要準(zhǔn)確模擬變形冷卻過(guò)程，必須首先準(zhǔn)確把握軋制、冷卻過(guò)程中鋼材的組織變化過(guò)程。熱軋過(guò)程的主要微觀組織變化為加熱過(guò)程的晶粒粗化、微量元素的固溶等；軋

30、制過(guò)程中，材料首先產(chǎn)生加工硬化，顯微組織被拉長(zhǎng)；高溫奧氏體區(qū)，由于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶引起的組織變化；軋制道次間隙以及軋后由于靜態(tài)再結(jié)晶引起的組織變化；軋制過(guò)程中，在低溫奧氏體區(qū)和兩相區(qū)發(fā)生碳氮化物（碳氮化鈮、碳氮化鈦）的應(yīng)變誘導(dǎo)析出；低溫奧氏體區(qū)的應(yīng)變積累；變形過(guò)程中和變形后的奧氏體一鐵素體相變。（如圖）一！一一懈舊博一園圈國(guó)圜￥晶粒長(zhǎng)大再結(jié)昌加工硬化相變圖熱加工過(guò)程組織演化示意圖相變演化規(guī)律實(shí)質(zhì)上就是各相體積比的發(fā)展過(guò)程。在金屬發(fā)生的固念相變可以分為兩類(lèi)，即擴(kuò)散型相變和非擴(kuò)散型相變，它們具有不同的演化規(guī)律。在帶鋼軋后的冷卻過(guò)程中，當(dāng)溫度低于時(shí)，鋼中的輿氏體將會(huì)向自由能更低的其他相轉(zhuǎn)變。相變產(chǎn)物主要是

31、先共武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第頁(yè)析的鐵索體、珠光體、貝氏體或馬氏體，這一過(guò)程可以通過(guò)相變模型進(jìn)行描述。奧氏體的分解通常由兩個(gè)方面描述：一方面相變模型，即奧氏體向鐵素體、珠光體、貝氏體或馬氏體的轉(zhuǎn)變，另一方面鐵素體晶粒尺寸模型。因此，奧氏體的分解包括兩部分，一是相變過(guò)程計(jì)算，計(jì)算各組成相的體積分?jǐn)?shù)；二是鐵素體的晶粒尺寸計(jì)算。要實(shí)現(xiàn)對(duì)熱軋帶鋼的組織與性能的精確模擬，確定描述生產(chǎn)過(guò)程中組織演變及組織與性能關(guān)系等冶金現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型是關(guān)鍵。鋼在軋后冷卻過(guò)程中的相變是最為重要的相變過(guò)程，因?yàn)橐话沅撹F材料的使用狀態(tài)正是狀態(tài)，而一相變是決定鋼鐵材料使用狀態(tài)的顯微組織和力學(xué)性能的最主要因素。這里說(shuō)的狀態(tài)即通常所

32、說(shuō)的鐵素體組織；還包括在鐵素體基體上的以不同形態(tài)和不同尺寸沉淀析出各相的第二相（主要是碳化鐵）的鐵素體加第二相的混合組織，即包括珠光體、上貝氏體、下貝氏體以及它們與鐵素體的混合組織?？刂其撹F材料的一相變，可以獲得不同的組織形態(tài)從而獲得不同的力學(xué)性能和使用性能。只要對(duì)合金化的低碳鋼進(jìn)行有控制的連續(xù)軋制或連續(xù)冷卻，就有可能獲得上貝氏體組織，這就是通常所說(shuō)的貝氏體微合金鋼，若能夠盡量降低鋼的含碳量，有效地消除鐵素體片間的碳化物，則可在稍高一點(diǎn)的溫度形成超低碳的上貝氏體，或者稱(chēng)為針狀鐵素體，它具有比通常的上貝氏體高得多的韌性。微合金鋼相變之后得到的組織中最重要、最常見(jiàn)的組織是鐵素體（包括針狀鐵素體）加

33、珠光體。通常的熱軋態(tài)或正火態(tài)普碳鋼、普低鋼和微合金鋼使用態(tài)的組織就是鐵素體加珠光體，不需要采用任何特殊的生產(chǎn)工藝技術(shù)就容易得到這種組織。隨著微合金鋼碳含量的不斷減少，鋼中珠光體的量也不斷減少，由此逐步發(fā)展起低珠光體鋼甚至無(wú)珠光體鋼。因此，一般微合金鋼中的相變的主要產(chǎn)物是鐵素體（包括針狀體素體）。連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變（）曲線研究變形奧氏體相變規(guī)律的基本方法是測(cè)定鋼的過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（動(dòng)態(tài)曲線）。這種曲線不但可以系統(tǒng)地表達(dá)出熱軋變形工藝參數(shù)、軋后冷卻速度對(duì)相變開(kāi)始溫度、相變進(jìn)行速度和組織的影響情況，而且是選用合適的控軋鋼種成分，衡量與之相匹配的熱軋變形工藝是否恰當(dāng)及控制冷卻制度是否合理的重要依據(jù)

34、。鋼的冷卻轉(zhuǎn)變曲線分為等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線。等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線反映了過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的規(guī)律。實(shí)際熱處理時(shí)大多工藝是在連續(xù)冷卻的情況下進(jìn)行的，在連續(xù)冷卻過(guò)程中，過(guò)冷奧氏體同樣能進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變時(shí)所發(fā)生的各種轉(zhuǎn)變，不會(huì)出現(xiàn)等溫轉(zhuǎn)變時(shí)所沒(méi)有的新的轉(zhuǎn)變。但是，連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變不同于等溫轉(zhuǎn)變。由于連續(xù)冷卻過(guò)程要先后通過(guò)各個(gè)轉(zhuǎn)變溫度區(qū)，往往重疊出現(xiàn)幾種轉(zhuǎn)變，而且，冷卻速度不同，可能發(fā)生的轉(zhuǎn)變相對(duì)量也不同，因而得到的組織與性能也不同，所以，雖然可以利用等溫轉(zhuǎn)變曲線來(lái)分析過(guò)冷奧氏體的連續(xù)轉(zhuǎn)變，但只能做出粗略的估計(jì)，有時(shí)還可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。于是人們認(rèn)識(shí)到測(cè)定連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的重要性和實(shí)際意義。連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)

35、變曲線常稱(chēng)為曲線，它的測(cè)定通常綜合應(yīng)用了各種方法，如會(huì)相法、熱第頁(yè)武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文膨脹法、熱分析法、強(qiáng)度法等。本實(shí)驗(yàn)采用熱膨脹法測(cè)定變形奧氏體相變溫度，并輔助以金相分析法來(lái)精確分析臨界冷速下的轉(zhuǎn)變點(diǎn)。即利用熱加工模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)試樣進(jìn)行熱變形后立即采取控溫在惰性氣體中以不同的冷卻速度進(jìn)行恒速冷卻，測(cè)量出試樣的溫度膨脹量變化曲線，根據(jù)這種曲線上的特征點(diǎn)來(lái)確定奧氏體的各種相變溫度（，。，。，。）。測(cè)量鋼的相變點(diǎn)有許多方法，如膨脹法、磁性法、金相法和熱分析法等，其中膨脹法是比較常用的一種。下面對(duì)各種做一下簡(jiǎn)要的介紹。（）膨脹法：熱膨脹法的主要原理是：當(dāng)鋼發(fā)生固態(tài)相變時(shí)，由于不同組織的比容差異而發(fā)

36、生體積的不連續(xù)變化，這樣膨脹曲線在相變發(fā)生溫度處形成拐點(diǎn)，而鋼中的珠光體、貝氏體、馬氏體等轉(zhuǎn)變發(fā)生在不同的溫度范圍，所以膨脹曲線上的拐點(diǎn)也會(huì)出現(xiàn)在不同的溫度范圍，據(jù)此來(lái)判斷該拐點(diǎn)發(fā)生什么相變。根據(jù)拐點(diǎn)，就可以比較容易地確定各種相變點(diǎn)。一般鋼中各組織的比容關(guān)系是：奧氏體鐵素體珠光體貝氏體馬氏體。對(duì)于亞共析鋼，冷卻時(shí)典型的膨脹曲線如圖所示。圖中段相當(dāng)于先共析鐵素體析出，段為珠光體轉(zhuǎn)變。因?yàn)橹楣怏w的比容大于鐵素體，所以段的斜率大于段，點(diǎn)處有折點(diǎn)，此折點(diǎn)對(duì)應(yīng)于珠光體轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度【】。當(dāng)既有鐵素體、珠光體轉(zhuǎn)變，又有中溫貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，通常的膨脹曲線如圖所示。圖中段對(duì)應(yīng)于鐵素體、珠光體轉(zhuǎn)變，段對(duì)應(yīng)于貝氏體轉(zhuǎn)

37、變。這時(shí)曲線中問(wèn)部分的段的斜率就有意義了。由于奧氏體的比容小，所以上部直線段。的斜率應(yīng)最大，如果在點(diǎn)鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變終止，那么直線段的斜率應(yīng)由鐵素體、珠光體和未轉(zhuǎn)變完的奧氏體決定。它應(yīng)比上部。的斜率小而比下部。的斜率大。這是因?yàn)槎螢槲崔D(zhuǎn)變完的奧氏體己轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w，的斜率由鐵素體、珠光體和貝氏體來(lái)決定。如果當(dāng)三段直線部分的斜率表現(xiàn)為。時(shí)，就表示高溫轉(zhuǎn)變區(qū)和中溫轉(zhuǎn)變區(qū)分開(kāi)，中間有一段穩(wěn)定的奧氏體區(qū)。在圖上，這兩部分分開(kāi)。中間有一段轉(zhuǎn)變中止區(qū)。反之，如果三段的斜率表現(xiàn)為，則說(shuō)明段一直在相變，直到點(diǎn)貝氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始，在圖上鐵素體、珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)未分開(kāi)。同理，可分析貝氏體與馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)是否分開(kāi)。墼

38、墻置度（）圖亞共析鋼冷卻時(shí)膨脹曲線示意圖武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第頁(yè)譬翻崔聾量度（）圖具有鐵素體、珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變的膨脹曲線示意圖從膨脹曲線上確定臨界點(diǎn)的方法通常有以下幾種：頂點(diǎn)法：頂點(diǎn)法是取膨脹曲線上拐折最明顯的頂點(diǎn)作為臨界點(diǎn)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于拐點(diǎn)明顯，容易確定。但這種方法確定的臨界點(diǎn)并不是真正的臨界點(diǎn)，它確定的轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度比真實(shí)的高，而轉(zhuǎn)變結(jié)束溫度又比真實(shí)的低。切線法：是取膨脹曲線直線部分的延長(zhǎng)線與曲線部分的分離點(diǎn)作為臨界點(diǎn)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是熱膨脹曲線上的純熱膨脹（或純冷收縮）的直線段延長(zhǎng)，以曲線開(kāi)始偏離的位置即切點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度作為相變點(diǎn)，即臨界點(diǎn)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是符合金屬學(xué)原理，只是

39、判斷相變溫度的位置很容易受觀測(cè)者主觀因素的影響，但對(duì)工業(yè)有足夠高的準(zhǔn)確度，使用也很方便。但由于分離點(diǎn)的確定有一定的隨意性，需多測(cè)量幾次取平均值。切角法：如果曲線過(guò)渡圓弧的曲率半徑很大，并且溫度范圍很小，不存在直線段，則可利用作圖法，作與溫度成某一角度。當(dāng)然，這帶有相當(dāng)?shù)碾S意性。平均法：如曲線圓滑，出現(xiàn)拐點(diǎn)，以?xún)蛇呏本€部分延長(zhǎng)所形成的等分線與曲線的交點(diǎn)作為相變點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的溫度為相變溫度。本文采用頂點(diǎn)法確定相變溫度。由于試樣在冷卻過(guò)程中會(huì)受到很多因素的干擾，因此對(duì)于臨界冷卻速度下的轉(zhuǎn)變點(diǎn)，需要輔以金相法，通過(guò)觀察金相組織來(lái)修正，以便準(zhǔn)確確定。用切線法測(cè)定的膨脹曲線如圖所示。譬翦邕量度（圖采用切點(diǎn)法

40、確定相變點(diǎn)示意圖熱膨脹法是測(cè)定曲線的一種較為常用的方法。因此出現(xiàn)了很多種快速測(cè)量高度靈敏的膨脹儀，不但能測(cè)量奧氏體穩(wěn)定性高的、轉(zhuǎn)變速度慢的鋼種，而且也能測(cè)定奧氏體穩(wěn)定性低的，轉(zhuǎn)變速度快的鋼種。特別是在研究焊接工藝和特殊軋制工藝，如奧氏體形變熱第頁(yè)武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文處理、控制軋制等方面都十分便利。使用的設(shè)備、儀器與測(cè)定等溫轉(zhuǎn)變曲線的相同，但較為復(fù)雜，必須配備能夠控制不同冷卻速度的裝置和能快速測(cè)量并同時(shí)記錄溫度、長(zhǎng)度、時(shí)間等三參數(shù)的自動(dòng)記錄等測(cè)試設(shè)施。熱膨脹儀的加熱方式多采用真空感應(yīng)加熱，試樣可在極短的時(shí)間（）內(nèi)快速加熱到峰值溫度。測(cè)定的原理是鋼以不同的相或不同的組織存在時(shí)，其熱膨脹系數(shù)和比

41、容各不相同。不同的相或不同組織的熱膨脹系數(shù)，按其由大到小的順序可排列為：奧氏體珠光體上、下貝氏體馬氏體；而比容則恰好相反，由大到小的順序氏馬氏體鐵素體珠光體奧氏體碳化物（但和的碳化物的比容大于奧氏體）。所以，在鋼的組織中，凡是發(fā)生鐵素體溶解，碳化物析出，珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體以及馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗟倪^(guò)程都將伴隨著體積的收縮；凡發(fā)生鐵素體析出、奧氏體分解為珠光體或馬氏體的過(guò)程都將伴隨著體積的膨脹。在§相變?nèi)^(guò)程所伴隨的總的體積效應(yīng)是：鐵素體所占比例越大，體積效應(yīng)也越大：碳化物所占比例大，則體積效應(yīng)較小，所以碳化物愈高，總的體積效應(yīng)也較?。悍惨种铺蓟镒杂晌龀龅囊蛩兀箍偟捏w積效應(yīng)增大。因此，

42、鋼的熱脹冷縮曲線，因鋼種的不同而有較大變化。實(shí)際測(cè)量膨脹曲線時(shí)，由于鋼的奧氏體在連續(xù)冷卻過(guò)程中，不論在高、中、低溫發(fā)生相變時(shí)，都將伴隨著體積效應(yīng)，所以在曲線上出現(xiàn)拐折。以不同的冷速進(jìn)行冷卻，在膨脹儀上可相應(yīng)得到形狀不同的冷卻膨脹曲線。根據(jù)曲線上出現(xiàn)的拐折，即可準(zhǔn)確的定出某種組織轉(zhuǎn)變的開(kāi)始溫度和終了溫度。將這些溫度描繪在“溫度一時(shí)間（對(duì)數(shù)）”為坐標(biāo)的冷卻曲線上，然后將相應(yīng)的開(kāi)始點(diǎn)和終了點(diǎn)分別連接起來(lái)，便可得到一般的連續(xù)冷卻曲線。（）金相法簡(jiǎn)介將試驗(yàn)材料制成厚度咖的一組薄片試樣，同時(shí)放在爐中以相同的加熱條件奧氏體化后，按照預(yù)定的規(guī)范以給定的不同冷速連續(xù)地冷卻到指定的溫度（。，）時(shí)，隨即迅速取出一塊

43、試樣，投入水中或油中急冷以固定組織，并記錄自該溫度下取出的時(shí)間。隨后檢驗(yàn)各試樣的組織和硬度，便能準(zhǔn)確地測(cè)定出某一冷卻速度下的轉(zhuǎn)變開(kāi)始和轉(zhuǎn)變終了的時(shí)間和溫度范圍，從而給出連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，也可測(cè)定中間轉(zhuǎn)變的百分?jǐn)?shù)。冷卻速度可以調(diào)節(jié)冷卻條件來(lái)保持勻速冷卻。急冷的目的，是使尚未分解的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體而被保留下來(lái)。轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)和轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)的坐標(biāo)一般以?shī)W氏體的轉(zhuǎn)變量達(dá)和為標(biāo)準(zhǔn)，但為了減少試驗(yàn)點(diǎn)的分散度，有時(shí)也以和的轉(zhuǎn)變量為標(biāo)準(zhǔn)。連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時(shí)，過(guò)冷奧氏體的分解是在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，組織是連續(xù)轉(zhuǎn)變的混合組織。把這些沿著冷卻曲線所觀察到的奧氏體轉(zhuǎn)變結(jié)果，集中反映在溫度一時(shí)間（對(duì)數(shù)）坐標(biāo)內(nèi)，便得到所求的

44、曲線。金相法需要許多試樣，而且只有準(zhǔn)確地辨認(rèn)混合組織的特征，才能根據(jù)冷卻過(guò)程中地轉(zhuǎn)變產(chǎn)物來(lái)正確的判定轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)和轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)。此外，由于冷卻是連續(xù)進(jìn)行的，冷卻速度有時(shí)非?？?，給精確測(cè)量帶來(lái)許多困難，所以用金相法測(cè)定曲線具有一定難度。但會(huì)相法能夠測(cè)定和辨別轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織特征，這是其它物理方法所不具備的一大優(yōu)點(diǎn)。武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文（）熱分析法簡(jiǎn)介第頁(yè)熱分析法是利用鋼在冷卻過(guò)程中的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變和析出過(guò)程相時(shí)所發(fā)生的放熱效應(yīng)，改變了溫度曲線的均勻進(jìn)程而引起降溫速度的突然改變，因而可用來(lái)確定轉(zhuǎn)變的開(kāi)始。最簡(jiǎn)單的設(shè)備裝置如圖所示，測(cè)試過(guò)程需要加熱爐，靈敏的簡(jiǎn)流計(jì)和秒表。將熱電偶的接點(diǎn)放在試樣的孔內(nèi)，然

45、后放在爐中加熱。試樣加熱到奧氏體化狀態(tài)后，以一定的冷卻速度進(jìn)行冷卻。在冷卻過(guò)程中，定時(shí)在記錄表中記下試樣的變化，然后繪制出“溫度一時(shí)間”曲線。之后，根據(jù)測(cè)定出的熱分析曲線的拐點(diǎn)，來(lái)判定冷卻過(guò)程中發(fā)生的轉(zhuǎn)變。這種方法的靈敏度較差，不能精確地確定轉(zhuǎn)變開(kāi)始和轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，而只是記錄了轉(zhuǎn)變進(jìn)行的溫度區(qū)域，所以需要其它方法（如膨脹法、磁性法）的輔助配合，才能提高其準(zhǔn)確性。當(dāng)試樣的冷卻速度相當(dāng)緩慢時(shí)，該種方法可得到最佳效果。為了在這種方法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高試驗(yàn)的精確度，也可繪制成“冷卻速度一時(shí)間”曲線，用降溫速度的突然改變來(lái)確定轉(zhuǎn)變的起始點(diǎn)。試祥電爐圖熱分析法示意圖曲線中各組織百分含量確定的方法很

46、多，如網(wǎng)格法、圖像法分析儀定量法、膨脹曲線計(jì)算法（杠桿計(jì)算法）和作圖法等。但各種方法都有各自的局限性，如網(wǎng)格法費(fèi)時(shí)費(fèi)力：定量法只能測(cè)定色差大的組織含量，對(duì)混合組織、色差小的組織難以確定；計(jì)算法也是一種近似的辦法。所以在實(shí)際測(cè)量中，應(yīng)把幾種辦法結(jié)合起來(lái)確定其百分含量。對(duì)于冷卻速度較低、組織為鐵素體和珠光體的試樣，可以用網(wǎng)格法，但更多的是用定量法來(lái)較精確地測(cè)定各組織百分含量。對(duì)于冷速較快、組織為鐵素體、珠光體、貝氏體和馬氏體的混合組織試樣，可以根據(jù)膨脹曲線計(jì)算出各組織百分含量。但對(duì)于接近各臨界冷卻速度時(shí)的試樣組織，由于轉(zhuǎn)變量較少，膨脹曲線上拐點(diǎn)不明顯，用定量法和計(jì)算法也難以確定。這時(shí)應(yīng)使用作圖法。

47、作圖法是將用定量法和計(jì)算法測(cè)得的各組織百分含量，標(biāo)在曲線圖上，然后根據(jù)各組織含量的變化趨勢(shì)，做出各組織含量變化曲線。根據(jù)此曲線，可確定各冷卻速度下的組織百分含量。但是此法反映了各組織百分含量隨冷卻速度而變化的變化趨勢(shì)，具體數(shù)值不是很準(zhǔn)確的。計(jì)算法是在假定相變量直接與相變體積效應(yīng)成正比的前提下進(jìn)行的。圖中所示為當(dāng)試樣從奧氏體化溫度開(kāi)始冷卻時(shí)，隨溫度降低，試樣基本上呈線性收縮，收縮曲線大體上為一直線（段）。當(dāng)溫度到達(dá)后，發(fā)生相變，因此膨脹曲線在處發(fā)生拐折。第頁(yè)武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文如果沒(méi)有相變發(fā)生，那么在溫度時(shí)，膨脹曲線到達(dá)段的延長(zhǎng)線處，但現(xiàn)在膨脹曲線卻到達(dá)了處，顯然線段是由于相變引起的試樣長(zhǎng)度

48、的變化。當(dāng)相變?cè)跍囟葧r(shí)結(jié)束后，那么由于相變而引起的試樣長(zhǎng)度變化則為線段。按照杠桿定律，在溫度時(shí)，所形成的新相的百分?jǐn)?shù)應(yīng)為：。：絲。鰳。萬(wàn)。緲交點(diǎn)間的線段；為該溫度范圍內(nèi)最大轉(zhuǎn)變量。公式（）式中，為通過(guò)轉(zhuǎn)變溫度范圍的中點(diǎn)作橫坐標(biāo)的垂線與膨脹曲線兩相鄰直線部分延長(zhǎng)線若轉(zhuǎn)變發(fā)生在高溫區(qū)，則；若轉(zhuǎn)變發(fā)生在中溫區(qū)，則由于轉(zhuǎn)變不完全，嘶中應(yīng)減去殘余奧氏體量，即（）。但對(duì)一般中碳、低碳合金鋼，仍可近似看作。在圖中的情況下，轉(zhuǎn)變發(fā)生在兩個(gè)溫度范圍，那么高溫區(qū)和中溫區(qū)的轉(zhuǎn)變相對(duì)量可用下式計(jì)算：。三。嬲。十赤公式（）式中、為通過(guò)轉(zhuǎn)變溫度范圍的中點(diǎn)和作橫坐標(biāo)的垂線與膨脹曲線兩相鄰直線部分延長(zhǎng)線交點(diǎn)間的線段；為二個(gè)溫

49、度范圍內(nèi)的總轉(zhuǎn)變量。對(duì)于貝氏體和馬氏體混合組織，如果膨脹曲線上存在明顯的拐折點(diǎn)，可用上述公式計(jì)算；如果不存在明顯的拐點(diǎn)，對(duì)低碳合金鋼可按馬氏體點(diǎn)不變的原則來(lái)確定其含量。上述計(jì)算是在假定相變量與相變體積效應(yīng)成正比的前提下進(jìn)行的，但由于各相的比容不同，因此膨脹量與溫度并非呈嚴(yán)格的線性關(guān)系，所以按上述公式計(jì)算的結(jié)果是近似值。習(xí)釜端溫度）圖轉(zhuǎn)變溫度發(fā)生在一個(gè)溫度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)變發(fā)生在兩個(gè)溫度范圍武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第頁(yè)本文用熱模擬實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)模擬層流冷卻對(duì)軋后組織相變的影響，采用頂點(diǎn)法確定相變溫度，進(jìn)而建立該鋼種的（連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變）曲線，并對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行分析，為該控制冷卻奠定奠定理論基礎(chǔ)。加工硬化與拉伸實(shí)驗(yàn)

50、加工硬化理論嗍自世紀(jì)年代以來(lái)，先后提出的加工硬化理論達(dá)數(shù)十種之多。隨著實(shí)驗(yàn)結(jié)果的日益豐富，理論的主要輪廓漸漸明朗。按照增加流變應(yīng)力的機(jī)制，加工硬化理論分為兩個(gè)學(xué)派。在世紀(jì)年代首先提出平行位錯(cuò)理論：到，年代，以為首的斯圖加特學(xué)派對(duì)其進(jìn)行了全面的發(fā)展，建立了比較完整的理論。在這一理論中，主滑移面上的平行位錯(cuò)所產(chǎn)生的長(zhǎng)程應(yīng)力場(chǎng)對(duì)加工硬化起到主要作用，故稱(chēng)之為長(zhǎng)程應(yīng)力場(chǎng)理論。年代提出交割位錯(cuò)理論，年代，將其大力發(fā)展。在這一理論中，與主滑移面交割的林位錯(cuò)對(duì)加工硬化起主導(dǎo)作用，也稱(chēng)為林位錯(cuò)理論。在，年代理論有較大影響。這個(gè)理論試圖確定形變后位錯(cuò)組態(tài)的演變過(guò)程，認(rèn)為平行位錯(cuò)和交割位錯(cuò)均對(duì)加工硬化起著作用。此外，網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度理論（提出）認(rèn)為，流變應(yīng)力由位錯(cuò)源的網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度決定。加工硬化理論主要闡述各階段位錯(cuò)結(jié)構(gòu)的演變行為以及各階段流變應(yīng)力增加的機(jī)制。一般，純金屬?gòu)?qiáng)度都很低。加工硬化可以提高材料的強(qiáng)度，但這并不是任何條件下都適用，因?yàn)檫@以犧牲部分