材料加工組織性能控制(第五章)

1、中高碳鋼特點：（1）冷卻后的組織發(fā)生變化：（2）決定鋼材性能的因素發(fā)生變化：鐵素體和珠光體的比例、鐵素體晶粒的大小、珠光體片層粗細和球團大小以及滲碳體的形貌。 5 5 中高碳鋼控制軋制特點中高碳鋼控制軋制特點(1) 鈮對中高碳鋼奧氏體再結晶臨界變形量的影響 在中碳鋼中添加鈮同樣可以延遲奧氏體再結晶。圖5-1 0.43C，1.4Mn鋼， 晶粒再結晶行為 (1200C加熱后軋制1道次，原始晶粒度為1級) 圖5-2 0.40%C，1.38Mn，0.023Nb鋼的晶粒再結晶行為5.1 5.1 中高碳鋼奧氏體的再結晶行為中高碳鋼奧氏體的再結晶行為 圖5-4 C量對Nb鋼與不加Nb鋼臨界壓下率的影響（2）

2、碳對中高碳鋼奧氏體再結晶臨界變形量的影響 不含鈮鋼：加鈮鋼：隨碳含量 臨界壓下量。 26. 2)/6770(lgTCNb碳量的多少決定了Nb的固溶量，C，Nb的固溶量，軋制時析出量，阻止再結晶作用 。圖5-5 軋制前加熱溫度對0.4%C，1.38Mn，0.023Nb鋼臨界壓下率的影響效果原因：固溶量增加阻止奧氏體再結晶作用加強。 （2）鈮、碳對中高碳鋼奧氏體再結晶晶粒度的影響圖5-6 壓下率、軋制溫度對中碳鋼（加Nb與不加Nb）軋制后再結晶晶粒度的影響 圖中得到：1)壓下率大、再結晶奧氏體晶粒細；2)軋制溫度對奧氏體晶粒尺寸的影響較??；3)同一變形條件下，加鈮的中碳鋼比不加鈮的中碳鋼的再結晶晶

3、粒細；4）碳含量對再結晶晶粒度影響較小。 圖5-7 壓下率對含Nb和不含Nb中高碳鋼軋制后再結晶晶粒度的影響5.2中高碳鋼控制軋制鋼材的組織狀態(tài)（1）常溫組織以鐵素體為主的鋼材(Mn1.0%)成分：0.42C，0.55Mn、0.032Ni加熱溫度：1200C普通軋制 ：第一階段壓下率：50%，第二階段壓下率：35，終軋溫度：再結晶區(qū)下限（1050C1000C)所得常溫組織：鐵素體和珠光體；所占面積：各50%；鐵素體晶粒：8級。 圖5-7-1 0.42%C-0.55%Mn-0.023%Nb鋼的常規(guī)軋制組織（200）控制軋制工藝 ： 第一階段：壓下率：50%，最后一道溫度：再結晶區(qū)下限（10501

4、100C）；第二階段軋制：終軋溫度：870C，壓下率分別為：1)35%：鐵素體晶粒比普通軋制時的鐵素體晶粒細小，珠光體變得粗大。原因：2)壓下率為50%：部分再結晶區(qū)軋制，鐵素體和珠光體基本上都得到均勻細化。3)壓下率為75%：鐵素體晶粒組織更細化、均勻，晶粒度達到1213級。中碳鋼，如Mn1%，鋼的主體為鐵素體時，仍是鐵素體細化機理在起作用?？刂栖堉畦F素體和珠光體充分細化。 圖5-7-2 0.42%C-0.55%Mn-0.023%Nb鋼的控制軋制組織(a)35%;(b)50%;(c)75%（2）常溫組織以珠光體為主的鋼材 0.43%C，1.40Mn鋼：普通熱軋：所得到的組織:鐵素體在即將轉變

5、的奧氏體晶界上生成網狀組織?？刂栖堉?再結晶區(qū)中軋制)：奧氏體再結晶晶粒細化鐵素體及珠光體組織都得到細化。隨著變形量的增加，細化程度增加。0.43%C，1.38%Mn、0.023%Nb鋼：相同條件進行控軋，存在的問題： 總結: 中碳鋼（尤其加鈮鋼）低溫軋制不利。最好在奧氏體再結晶區(qū)進行充分的軋制盡量細化奧氏體晶粒。（3）共析鋼共析鋼控制軋制目的：珠光體團得到細化。珠光體球團尺寸取決于晶粒尺寸，隨著晶粒尺寸，珠光體球團直徑。過共析鋼控制軋制目的：珠光體球團變小，同時亦使析出的網狀碳化物變薄。要在奧氏體再結晶區(qū)軋制，使奧氏體晶粒細小。5.3 中高碳鋼的組織與力學性能的關系(1) 中高碳鋼組織對性能

6、的影響1)對強度的影響重要因素：珠光體的片層間距。 式中0為純鐵素體強度，S、0.2為材料的屈服強度，I0為珠光體的片層間距，Ky為系數。 2100)41. 1/(IKys 各種強化因素對抗拉強度的影響： SiSfdNfMPaFFb3 . 623. 07 .46)1 (18. 12 .7416150)(2103121312)對塑性的影響:圖5-10球狀珠光體直徑(dy)和斷面收縮率關系 珠光體球直徑愈細，斷面收縮率愈大，珠光體片層間距愈小延性愈好。碳化物體積和球化處理對的T影響1-球化處理（粒狀滲碳體）；2-正火（片狀滲碳體）含碳量和球化處理對u的影響1-球化處理（粒狀滲碳體）；2-正火（片狀

7、滲碳體）3)對韌性的影響：各強化因素對沖擊值轉變溫度ITT的影響：)1043. 33 .133356 . 5)(1 ()5 .1146()(621210210tpSfdfCITTFF%)/(8 . 0CfDp3260)12. 0107 . 6DS（最佳珠光體碳分沖淡系數：（2）控制軋制中組織性能的變化圖5-12 碳含量對控制軋制材(CR)與普通軋制材(HR)強度的影響碳量0.2%0.3%：含0.4%C以上：含0.8%C以上的鋼：強度變化：強度變化：強度降低原因：1）珠光體的片層間距及珠光體(領域)的大小與奧氏體晶粒尺寸毫無關系。 圖5-13 560C（833K）及600C（873K）鉛浴淬火的珠光體領域直徑和層間距與晶粒度的關系(a)珠光體領域直徑和 晶粒度的關系；(b)珠光體片層間距與晶粒度的關系2）溫度愈低、 晶粒愈細，珠光體成核點愈多。珠光體開始轉變線和終了轉變線發(fā)生變化。 珠光體相變曲線隨化溫度的移動狀況珠光體生成溫度和層間距的關系塑性、韌性的變化：圖5-12-1 碳含量對控制軋制材(CR)與普通軋制材(HR)塑性、韌性的影響0.2%0.8%C內的脆性轉化溫度比較：0.20.8%C內的斷面收縮率比較：延伸率的比較：塑性決定于珠光體球團、片層間距兩個