鋼中織構(gòu)的控制方法設(shè)計(jì)

1、攀枝花學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文）題 目：鋼中織構(gòu)的控制方法設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 李常源學(xué) 號(hào)：200711101015所在院（系）： 材料工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)：材料科學(xué)與工程班 級(jí)：2007級(jí)材料科學(xué)與工程指導(dǎo)教師： 唐代明職稱(chēng)：副教授2010年12月17日課程設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師成績(jī)?cè)u(píng)定表題目名稱(chēng)鋼中織構(gòu)的控制方法設(shè)計(jì)評(píng)分項(xiàng)目分 值得 分評(píng)價(jià)內(nèi)涵工 作 表 現(xiàn)20%01學(xué)習(xí)態(tài)度6遵守各壩紀(jì)律，丄作刻苦努力，具有艮好的科學(xué)丄 作態(tài)度。02科學(xué)實(shí)踐、調(diào)研7通過(guò)實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)、查閱文獻(xiàn)、深人生產(chǎn)實(shí)踐等渠 道獲取與課程設(shè)計(jì)有關(guān)的材料。03課題工作量7按期圓滿(mǎn)完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿(mǎn)。能 力 水 平35%04綜合運(yùn)用

2、知識(shí)的能力10能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問(wèn)題， 能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能對(duì)課題進(jìn)行理論分析， 得岀有價(jià)值的結(jié)論。05應(yīng)用文獻(xiàn)的能力5能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研；能提岀并 較好地論述課題的實(shí)施方案；有收集、加工各種 信息及獲取新知識(shí)的能力.06設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力，方案的 設(shè)計(jì)能力5能正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立進(jìn)行裝置安裝、調(diào)試、 操作等實(shí)驗(yàn)工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清 晰、完整.07計(jì)算及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力5具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力；能運(yùn)用計(jì)算機(jī) 進(jìn)行資料搜集、加工、處理和輔助設(shè)計(jì)等。08對(duì)計(jì)算或?qū)嶒?yàn)結(jié)果的分析 能力（綜合分析能力、技 術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力）10具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集、分析、處

3、理、綜合的能力。成 果 質(zhì) 量45%09插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇 幅、設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范化程 度5符合本專(zhuān)業(yè)相關(guān)規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本 文件第五條要求。10設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）質(zhì)量30綜述簡(jiǎn)練完整，有見(jiàn)解；立論正確，論述充分， 結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，分析處理科學(xué)。11創(chuàng)新10對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見(jiàn)解。成績(jī)指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語(yǔ)指導(dǎo)教師簽名：年 月曰1鋼中織構(gòu)的產(chǎn)生原因分析1。1織構(gòu)的概述多晶體在其形成過(guò)程中，由于受到外界的力、熱、電、磁等各種不同條件的 影響，或在形成后受到不同的加工工藝的影響，多晶集合體中的各晶粒就會(huì)沿著 某些方向排列，呈現(xiàn)出或多或少的統(tǒng)計(jì)不均勻分布，即出現(xiàn)在某

4、些方向上聚集 排列，因而在這些方向上取向幾率增大的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象叫做擇優(yōu)取向。這種組 織結(jié)構(gòu)及規(guī)則聚集排列狀態(tài)類(lèi)似于天然纖維或織物的結(jié)構(gòu)和紋理，故稱(chēng)之為織構(gòu)織構(gòu)測(cè)定在材料研究中有重要作用1.2織構(gòu)的類(lèi)型以及產(chǎn)生原因鋼中織構(gòu)按其形成原理課分為形變織構(gòu)和再結(jié)晶織構(gòu)，其產(chǎn)生原理如下：1.2。1形變織構(gòu)：經(jīng)金屬塑性加工的材料，如經(jīng)拉拔、擠壓的線(xiàn)材或經(jīng)軋制的金屬板材，在塑性變形過(guò)程中常沿原子最密集的晶面發(fā)生滑移?；七^(guò)程中，晶體連同其滑移面將發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而引起多晶體中晶粒方位出現(xiàn)一定程度的有序化。這種由于 冷變形而在變形金屬中直接產(chǎn)生的晶粒擇優(yōu)取向稱(chēng)為形變織構(gòu)。按其加工方式 的不同可分為絲織構(gòu)、板織構(gòu)和

5、面織構(gòu)。a.絲織構(gòu)：在拉拔時(shí)形成，其特征是各晶粒的某一晶向與拉拔方向平行或接近平行。其 X射線(xiàn)衍射圖類(lèi)似于一束纖 維絲給出的X射線(xiàn)衍射圖，因此被稱(chēng)為纖維織構(gòu)或絲織構(gòu)b.板織構(gòu):在軋制時(shí)形 成，其特征是各晶粒的某一個(gè)晶面平行于軋制平面，而某一晶向平行于軋制方 向。在軋制過(guò)程中，隨著板材的厚度逐步減小，長(zhǎng)度不斷延伸，多數(shù)晶粒不僅傾向 于以某一晶向u v w 平行于材料的某一特定外觀方向，同時(shí)還以某一晶面（h k I）平行于材料的特定外觀平面（板材表面），這種類(lèi)型的擇優(yōu)取向稱(chēng)為板織構(gòu)， 板織構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性比纖維織構(gòu)低，一般以（h k I） u v w表示。c.面織構(gòu)：某些鍛 壓、壓縮多晶材料中，晶體往往

6、以某一晶面法線(xiàn)平行于壓縮力軸向，此類(lèi) 擇優(yōu)取向稱(chēng)為面織構(gòu)，常以（HKL ）表示.1.2。2再結(jié)晶織構(gòu):具有形變織構(gòu)的冷加工金屬，經(jīng)過(guò)退火、發(fā)生再結(jié)晶以后，通常仍具有擇 優(yōu)取向,稱(chēng)為退火織構(gòu)或再結(jié)晶織構(gòu)。這種再結(jié)晶織構(gòu)可以不同于形變織構(gòu)， 由于金屬原有變形織構(gòu)的漫散程度和延伸率、退火溫度以及退火氣氛等的差異，實(shí)際的再結(jié)晶織構(gòu)的取向不同程度地偏離理論的再結(jié)晶織構(gòu)取向。其定 向成形理論是貝克提出來(lái)的，他認(rèn)為在形變基體內(nèi)存在著各種取向的晶核，其 中有些晶核，因取向合適，晶界移動(dòng)本領(lǐng)最大，在退火過(guò)程中成長(zhǎng)最快 ，最后 形成再結(jié)晶織構(gòu)。2鋼中織構(gòu)的檢測(cè)方法分析多晶體的力學(xué)性能主要取決于晶粒的取向分布（即織

7、構(gòu)）研究織構(gòu)與 板材性能關(guān)系的重要前提即是板材織構(gòu)在線(xiàn)無(wú)損檢測(cè)，隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn) 的需要，人們也一直在努力開(kāi)發(fā)好的測(cè)量和計(jì)算方法，以便利用測(cè)得的信 息直接計(jì)算鋼材的性能。目前現(xiàn)有的織構(gòu)系數(shù)測(cè)量方法主要有以下幾種：2.1中子衍射測(cè)量中子衍射測(cè)量織構(gòu)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，1945年以后核反應(yīng)堆的出現(xiàn)使得中子衍射成為可能，直到1953年才將它第一次用作織構(gòu)的測(cè) 量.中子衍射作為織構(gòu)的分析方法具有較高的精確度，但對(duì)大量的材料進(jìn)行 定量織構(gòu)的研究還有待于發(fā)展，對(duì)各種描述織構(gòu)的變量進(jìn)行理論上的分析 和實(shí)驗(yàn)上的測(cè)量仍處于初級(jí)階段，目前人們期望它能發(fā)展到從統(tǒng)計(jì)上完全的描述多相材料的晶粒狀態(tài)，進(jìn)而通過(guò)組成

8、材料的晶粒以及描述織構(gòu)變量 的性質(zhì)從理論上推導(dǎo)出材料的性質(zhì)。2.2 X 射線(xiàn)衍射測(cè)量X.射線(xiàn)衍射法是一種常用的織構(gòu)測(cè)量技術(shù)，它是利用Bragg效應(yīng)來(lái)測(cè)量晶粒的取向。在x射線(xiàn)衍射測(cè)量中，為了表示晶粒的取向分布統(tǒng)計(jì)信息 人們米用極圖來(lái)直觀表示極圖就是將晶粒某一晶面（ HKL ）的法線(xiàn)在宏觀 坐標(biāo)系中的空間取向進(jìn)行極射赤道平面投影所得到的圖，極圖能反映材料的一部分取向信息。為適應(yīng)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的要求，保證金屬板材高效優(yōu) 質(zhì)生產(chǎn)，已有人開(kāi)始采用低分辨織構(gòu)分析方法在線(xiàn)測(cè)量金屬材料織構(gòu)。 低分 辨織構(gòu)分析方法只需要較少的極圖測(cè)量數(shù)據(jù)，節(jié)省了時(shí)間 ,因而可滿(mǎn)足高速、 連續(xù)的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與監(jiān)控的需求

9、， 目前己成為材料織構(gòu)定量分 析最活躍的領(lǐng)域之一。2。3 取向成像電子顯微術(shù)( OIM)取向成像電子顯微術(shù) (OIM )是一種以 EBSD 和 SEM 為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的 技術(shù)，它能夠逐點(diǎn)測(cè)量材料的微結(jié)構(gòu)，得到品粒取向分布、品粒尺寸、邊界 形式、取向差等等信息。由于它足逐點(diǎn)測(cè)量，得到的取向信息更加完整 ,是很 好的一種測(cè)量手段。由于該方法需要專(zhuān)門(mén)的試樣，且設(shè)備昂貴，不適用于高 速連續(xù)的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與監(jiān)控需求。2。4 超聲波測(cè)量方法超聲波在多晶體金屬材料中傳播，波速受到織構(gòu)的強(qiáng)烈影響 .利用超聲波 進(jìn)行無(wú)損的織構(gòu)系數(shù)測(cè)量也是織構(gòu)研究人員的研究課題之一 .超聲波測(cè)量方 法只能測(cè)量出與材料

10、彈性性質(zhì)相關(guān)的織構(gòu)系數(shù) W420,W400,W440 .中國(guó)科學(xué)家則 給出了立方晶粒各向異性集合的多晶體的超聲波波速與織構(gòu)系數(shù)之間的關(guān)系 式。這些理論研究表明，超聲波測(cè)量材料的部分織構(gòu)是可行的，此外 ,超聲波 方便快捷。在使用電磁傳感器時(shí)，還具有非接觸的優(yōu)點(diǎn) ;在國(guó)外，已經(jīng)開(kāi)始將 超聲波用于材料生產(chǎn)加工過(guò)程的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。通過(guò)比較幾種測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)，說(shuō)明x 射線(xiàn)衍射測(cè)量法和超聲波測(cè) 量法在測(cè)量鋼材料織構(gòu)方面存在著一定的優(yōu)勢(shì)，隨著研究的深入，織構(gòu)的測(cè) 量將變得更加快捷與方便 .3 鋼中織構(gòu)對(duì)性能的影響分析由于織構(gòu)的產(chǎn)生， 鋼材料將表現(xiàn)出不同程度的各向異性 ,當(dāng)單晶體結(jié)構(gòu)的 對(duì)稱(chēng)性較差而且多晶體的織

11、構(gòu)明顯時(shí)， 性能的各向異性表現(xiàn)得更加明顯。 合金鋼的線(xiàn)膨脹系數(shù)與多晶體試樣所具有的織構(gòu)有很大關(guān)系， 因?yàn)榫€(xiàn)脹系 數(shù)在單晶體的各軸方向上表現(xiàn)出明顯的各向異性。研究結(jié)果表明 , 織構(gòu)取向 與線(xiàn)膨脹系數(shù)有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。作為用途極其廣泛的鋼材料， 織構(gòu)對(duì)力學(xué)性能（主要是屈服強(qiáng)度和蠕變性能）的影響尤為重要。首先對(duì)屈服強(qiáng)度：對(duì)不同的鋼合金的研究發(fā)現(xiàn)，屈服強(qiáng)度比斷裂強(qiáng)度表現(xiàn)出更大的各向異性。管材的縱向屈服強(qiáng)度值比橫向值平均低 7080MPa按一定工藝軋制的鋼板在 軋制方向上具有高度集中的基極，其性能也是高度各向異性的，屈服強(qiáng)度在 軋制方向上為364 MPa，而在與軋制方向成67.5度交角時(shí)為497 MPa

12、其次對(duì)蠕 變性能:在蠕變中起重要作用的是滑移平面相對(duì)于切應(yīng)力方向的取向，滑移平面的取向取決于材料的織構(gòu)，而切應(yīng)力的方向取決于試驗(yàn)方式。因此改變材 料的織構(gòu)就可以在所需要的方向上調(diào)節(jié)材料的抗蠕變性能。按織構(gòu)的類(lèi)型形變織構(gòu)和再結(jié)晶織構(gòu)對(duì)鋼性能的影響主要為以下幾點(diǎn)：3。1形變織構(gòu)它對(duì)鋼材的不利影響是沖壓時(shí)容易產(chǎn)生制耳效應(yīng)如下圖3。1所示:有利方面：對(duì)于變壓器用的硅鋼片，為了提高磁性，特地在最易磁化方向110 形成織構(gòu)。形變織構(gòu)對(duì)金屬性能的影響主要是：提高強(qiáng)度，降低塑性并使金 屬產(chǎn)生各向異性（順纖維方向的機(jī)械性能優(yōu)于垂直于纖維方向）；對(duì)物理和化 學(xué)性質(zhì)的影響是：降低密度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、以及耐蝕性，提

13、高電阻、化 學(xué)活性溶解性，引起磁性變化等。3.2再結(jié)晶織構(gòu)退火織構(gòu)可改善材料的某些性能，例如對(duì)于變壓器鋼希望得到高斯織構(gòu)（110 （001）或立方織構(gòu)（100 （001）以改善磁導(dǎo)率.但退火織構(gòu)帶來(lái) 力學(xué)性能各向異性，在某些方面有害，例如板材深拉時(shí)可能出現(xiàn)耳子和其他表面缺陷3。3織構(gòu)對(duì)冷軋硅鋼片的影響 織構(gòu)對(duì)冷軋硅鋼片的影響主要表現(xiàn)在磁感應(yīng)強(qiáng)度和鐵損兩個(gè)方面：3.3。1 電工鋼織構(gòu)對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的影響 織構(gòu)是影響電工鋼磁感應(yīng)強(qiáng)度 B25 和 B50 的主要因素之一，理想的晶體 織構(gòu)為( 100) uvw 面織構(gòu)，因?yàn)樗歉飨蛲远译y磁化方向 (111)不在軋 面上。為改善電工鋼的磁性能，控制有

14、利織構(gòu)的形成是重要的手段之一。在實(shí) 際的生產(chǎn)過(guò)程中 ,(100)組分的織構(gòu)度只占約 20，基本屬于混亂織構(gòu)，也就 是磁各向同性 .由理論公司推導(dǎo)的結(jié)論為：按 100和 111單晶體的 B25 值 計(jì)算出的理想(100)和uvw面織構(gòu)具有最高的B25值。3。3。2 電工鋼織構(gòu)對(duì)鐵損的影響影響Ph (鐵損)的因素也就是阻礙疇壁移動(dòng)的主要因素，就是晶體織構(gòu).無(wú)取向電工鋼(100)面織構(gòu)高，Ph和P15降低，因?yàn)樵?100)晶面上有兩個(gè)易磁 化的1 00軸；其次是 (110)面織構(gòu)，在此晶面上有一個(gè) 001軸.具有(111) 面織構(gòu)的P15較高,因?yàn)樵诖司嫔蠜](méi)有001軸，具有(112)面織構(gòu)的P15

15、 值最高，因?yàn)樵诖司嫔嫌须y磁化的 111軸。4 冷軋硅鋼片中織構(gòu)的控制方法設(shè)計(jì)織構(gòu)控制旨在獲得有利的擇優(yōu)取向 ,以便于材料結(jié)晶的物理和機(jī)械性 能中有效地利用有向性 .織構(gòu)主要影響硅鋼的磁感應(yīng)強(qiáng)度和鐵損。 多晶體材料 中的有向性是其個(gè)體組成微晶特性的平均值，因此，取決于單晶的特性和材 料中微晶的擇優(yōu)取向。鐵晶在磁化作用中具有顯著的有向性：最易磁化的方 向是與001軸平行的方面。如果獲得了擇優(yōu)取向，個(gè)體晶粒的排列使其 001軸幾乎與鋼板軋向平行， 可降低晶粒取向硅鋼的鐵損 ,提高導(dǎo)磁率， 增 大易磁化方向的磁路 ,使硅鋼材料更適用于發(fā)電和配電變壓器等應(yīng)用域。冷軋硅鋼片的織構(gòu)主要是受軋制工藝的控制

16、， 因此為了提高冷軋硅鋼的 性能必須改善其軋制工藝。通過(guò)分析總結(jié)出了最佳軋制工藝：無(wú)取向電工鋼的磁性主要取決于它的織構(gòu)。 為改善磁性， 必須提高(100) 或(110)織構(gòu)的強(qiáng)度和降低( 111)織構(gòu)強(qiáng)度 .(100)或(110)由鋼平面上易磁化的 100位向構(gòu)成，而(111)由其平面附近的難磁化111位向構(gòu)成。4.1 控制冷軋壓下率對(duì)冷軋硅鋼織構(gòu)的影響為降低工序成本，提高產(chǎn)量 ,大多數(shù)生產(chǎn)廠均采用一次冷軋法生產(chǎn)中、低 牌號(hào)冷軋電工鋼.一次冷軋法要求大壓下率( 7%)來(lái)保證100( 011)組 分進(jìn)一步增高，使磁性能提高。根據(jù)取向分布函數(shù)( ODF)定量計(jì)算，電工鋼 冷軋織構(gòu)基本分為兩類(lèi)纖維織

17、構(gòu)，即111軸近似平行于法向(A類(lèi)或稱(chēng) 纖 維織構(gòu))和110軸平行于軋向并在(100) 011位向附近漫散(B類(lèi)或稱(chēng)a 纖維織構(gòu))。主要低指數(shù)組為：111 (112)、111 (110)、 112(110)和001 (110)。也就是說(shuō)，一類(lèi)組分為(110)平行于軋向，(001) (112)平行 于軋面;另一類(lèi)為111 平行于軋面，而(110)與(112)平行于軋向.在冷軋板 微觀結(jié)構(gòu)分析中 ,壓下率60%時(shí)，冷軋時(shí)微觀帶與軋向的偏離角逐漸減少， 直到與軋向近似平行，其211(011)組分逐漸加強(qiáng)，壓下率90%時(shí)，冷軋時(shí) 微觀帶的211 (011)位向是冷軋織構(gòu)中最強(qiáng)組分，微觀帶邊界已不是(1

18、10) 面，即已形成明顯的切變帶.經(jīng)壓下率為50%90%冷軋時(shí)都存在A和B兩類(lèi) 纖維織構(gòu)組分。壓下率6%時(shí)，冷軋時(shí)發(fā)生鉛筆式的滑動(dòng)，依靠等量的110(111)和211 (110)滑移系統(tǒng)而發(fā)展成A類(lèi)織構(gòu)組分，但有些偏離。壓下 率60%時(shí),冷軋時(shí)211(111)滑移系統(tǒng)起重要作用，使 111(121)附近位向 分解,并加強(qiáng)了211 (111)滑移系統(tǒng)，因此 211(011)和100(011)組分進(jìn) 一步提高，而 111(112)強(qiáng)度保持不變 .隨形變量的增加 ,100(011)組 分加強(qiáng)，并繞(011)軋向漫散而形成B類(lèi)纖維織構(gòu)，漫散角度可達(dá)60q這包括了 111 (011)位向；A類(lèi)纖維織構(gòu)隨

19、形變量增高而單調(diào)地增高，但分布不均勻。本文為互聯(lián)網(wǎng)收集，請(qǐng)勿用作商業(yè)用途4。2 控制冷軋軋制形狀參數(shù)對(duì)再結(jié)晶織構(gòu)的影響為確定冷軋過(guò)程中變形的不均勻性 ,在板材軋制時(shí)，采用軋制形狀參數(shù)RSF: RSF=2 R(h1h0) 0。5/(h1+h0)式中 R為工作輥半徑；h0和h1 分 別為每道次前、后的帶鋼厚度。RSF大則表示由軋制過(guò)程引起的應(yīng)變分布較 均勻;RSF小則表示變形較不均勻。只考慮軋制形狀參數(shù)與織構(gòu)形成之間的分 析關(guān)系，以不同RSF取得的試樣，用Bunge方法測(cè)定冷軋后、再結(jié)晶退火后以 及消除應(yīng)力退火后試樣的ODF分析結(jié)論為：RSF大時(shí),表面和中間面織構(gòu)發(fā)展 成r纖維，即它的組分111(

20、112)，并隨著消除應(yīng)力退火晶粒長(zhǎng)大，該組分增強(qiáng)。 111( 112)取向在鋼板平面上具有 112軸，而且它接近 (111)難磁化取向，于是在消除應(yīng)力退火之后，ND (111)織構(gòu)的增強(qiáng)導(dǎo)致磁感下降。RSF小 時(shí)，無(wú)論是退火再結(jié)晶織構(gòu)，還是消除應(yīng)力退火晶粒長(zhǎng)大織構(gòu)，ND/( 111)織 構(gòu)在表面附近的積聚都受到抑制，織構(gòu)的主要組分為 610(001)和410 (001)，分別為一個(gè)軋向易磁化 001軸的組分和一個(gè)同帶鋼平面略?xún)A斜的 010軸組分，這樣RSF小的試樣表面織構(gòu)在其鋼板平面上具有兩個(gè)易磁化 (001)取向。因此，雖然中間面上ND/(111 )織構(gòu)增強(qiáng)，但在消除應(yīng)力退火晶 粒長(zhǎng)大后，試樣 B50 值不變 .個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途 歸結(jié)而言，對(duì)冷軋硅鋼片織構(gòu)的控制就是要使其