控制軋制、控制冷卻工藝技術(shù)

控制軋制、控制冷卻工藝技術(shù)1.1控制軋制工藝控制軋制工藝包括把鋼坯加熱到適宜的溫度，在軋制時(shí)控制變形量和變形溫度以及軋后按工藝要求來冷卻鋼材。通常將控制軋制工藝分為三個(gè)階段，如圖1.1所示【2］：(1)變形和奧氏體再結(jié)晶同時(shí)進(jìn)行階段，即鋼坯加熱后粗大化了的丫呈現(xiàn)加工硬化狀態(tài)，這種加工硬化了得奧氏體具有促使鐵素體相變形變形核作用，使相變后的a晶粒細(xì)??；(2)(Ya)兩相區(qū)變形階段，當(dāng)軋制溫度繼續(xù)降低到A「3溫度以下時(shí)，不但丫晶粒，部3分相變后的a晶粒也要被軋制變形，從而在a晶粒內(nèi)形成亞晶，促使a晶粒的進(jìn)一步—吐廠’；產(chǎn)生蛍聆黑呼彈細(xì)化。(1)再站昴晶戦(r+a)兩相區(qū)(1)—變形和奧氏體再結(jié)晶同時(shí)進(jìn)行階段； (2)(r+a)兩相區(qū)1.2控制軋制工藝的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)1.2控制軋制工藝的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)控制軋制的優(yōu)點(diǎn)如下：可以在提高鋼材強(qiáng)度的同時(shí)提高鋼材的低溫韌性。采用普通熱軋生產(chǎn)工藝軋制16Mn鋼中板，以18mm厚中板為例，其屈服強(qiáng)度osW30MPa-40C的沖擊韌性A詔31J,斷口為95%千維狀斷口。當(dāng)鋼中加入微量鈮后，仍然采用普通熱軋工藝生產(chǎn)時(shí)，當(dāng)采用控制軋制工藝生產(chǎn)時(shí)，-40C的A值會(huì)降低到78J以下,然而采用控制軋制工藝生產(chǎn)時(shí)。然而采用控制軋制工藝生產(chǎn)時(shí)-40C的A值可以達(dá)到728J以上。在通常熱軋工藝下生產(chǎn)的低碳鋼a晶粒只達(dá)到7~8級(jí)，經(jīng)過控制軋制工藝生產(chǎn)的低碳鋼 a晶?？梢赃_(dá)到12級(jí)以上(按ASTMA準(zhǔn))，通過細(xì)化晶粒同時(shí)達(dá)到提高強(qiáng)度和低溫韌性是控軋工藝的最大優(yōu)點(diǎn)。2?可以充分發(fā)揮鈮、釩、鈦等微量元素的作用。在普通熱軋生產(chǎn)中，鋼中加入鈮或釩后主要起沉淀強(qiáng)化作用，其結(jié)果使熱軋鋼材強(qiáng)度提高、韌性變差，因此不少鋼材不得不進(jìn)行正火處理后交貨。當(dāng)采用控制軋制工藝生產(chǎn)時(shí)，鈮將產(chǎn)生顯著的晶粒細(xì)化和一定程度的沉淀強(qiáng)化，使軋后的鋼材的強(qiáng)度和韌性都得到了很大提高，鈮含量至萬分之幾就很有效，鋼中加入的釩，由于具有一定程度的沉淀強(qiáng)化的同時(shí)還具有較弱的晶粒細(xì)化作用，因此在提高鋼材強(qiáng)度的同時(shí)沒有降低韌性的現(xiàn)象。加入鋼種的鈦雖然具有細(xì)化加熱時(shí)原始丫晶粒的作用，但在普通軋制條件下鋼中的鈦不能發(fā)揮細(xì)化軋制變形過程中丫晶粒的作用，仍然得不到同時(shí)提高鋼的強(qiáng)度和韌性的效果，當(dāng)采用控制軋制工藝生產(chǎn)含鈦鋼時(shí)，才能使鋼種的 Ti(C,N)起沉淀強(qiáng)化和晶粒細(xì)化的雙重作用，如有的文獻(xiàn)中報(bào)導(dǎo)控制軋制生產(chǎn)的含鈦鋼的強(qiáng)度75%來自沉淀強(qiáng)化，25%來自晶粒細(xì)化。由于有中等程度的晶粒細(xì)化效果，鋼的低溫韌性提高?？刂栖堉乒に嚨娜秉c(diǎn)：要求較低的軋制變形溫度和一定的道次壓下率，因此增大了軋制的負(fù)荷。此外由于要求較低的終軋制溫度，大規(guī)格產(chǎn)品需要在軋制道次之間待溫，降低軋機(jī)的生產(chǎn)率。為此世界各國(guó)開始對(duì)軋機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，采用大負(fù)荷軋機(jī)，安裝升降輥道，道次間中間冷卻來減少軋制待溫時(shí)間，提高軋機(jī)生產(chǎn)效率。1.3控制冷卻的工藝特點(diǎn)控制冷卻的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本。利用軋后鋼材余熱，給予一定的冷卻速度控制其相變過程，從而可以取代軋后正火處理和淬火加回火處理，節(jié)省了二次加熱的能耗，減少了工序，縮短了生產(chǎn)周期，從而減低了成本?？梢越档蛫W氏體相變溫度，細(xì)化室溫組織。軋后控制冷卻能夠降低奧氏體相變溫度，對(duì)同一晶粒級(jí)別的奧氏體，低溫相變后會(huì)使a晶粒明顯細(xì)化，使珠光體片層間隔明顯變薄。例如，在800C終軋的16Mn鋼材，當(dāng)軋后冷卻溫度從0.5C/s提高到9.5C/s時(shí)a晶粒平均直徑從12pm細(xì)化到7.5冋①從360Pa增加到420P&可以降低鋼的碳當(dāng)量。采用軋后控制冷卻工藝有可能減少鋼中碳含量及合金元素加入量，達(dá)到降低碳當(dāng)量的效果。低的碳當(dāng)量有利于焊接性能、低溫韌性和冷成型性能，這是當(dāng)前各國(guó)所追求的大規(guī)模生產(chǎn)工業(yè)用鋼材的最經(jīng)濟(jì)工藝路線。道次間控制冷卻可以減少待溫時(shí)間，提高軋機(jī)的小時(shí)產(chǎn)量。在道次間采用控制冷卻，可以精確地控制終軋溫度，減少軋件停下來等待降溫的時(shí)間。在控制軋制時(shí)，為了保證能在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制，一般均采用待溫軋制的工藝，待溫軋制延長(zhǎng)軋制節(jié)奏，降低產(chǎn)量。為了少影響產(chǎn)量，采用多塊鋼坯循環(huán)交叉軋制的方法，雖然補(bǔ)救了一些，但需要增建離線旁路輥道及移送設(shè)備，增加了場(chǎng)地和設(shè)備。采用道次間控制冷卻，在保證冷卻均勻的條件下，可以取消待溫和循環(huán)軋制。從而提高產(chǎn)量。如生產(chǎn) 3?0mm厚、1000mn寬熱軋板卷時(shí)，開動(dòng)連軋機(jī)架間的冷卻裝置可以使軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量從550t增加到720t。1.4控制軋制、控制冷卻工藝參數(shù)控制特點(diǎn)控制軋制和控制冷卻的工藝參數(shù)控制與普通軋制工藝相比具有如下特點(diǎn)：控制鋼坯加熱溫度。根據(jù)對(duì)鋼材性能的要求來確定鋼坯加熱溫度，對(duì)于要求強(qiáng)度高而韌性可以稍差的微合金，加熱溫度可以高于 1200C。對(duì)于韌性為主要性能指標(biāo)的鋼材，則必須控制加熱溫度在1150C以下?？刂谱詈髱讉€(gè)軋制道次的軋制溫度。一般要求終軋道次的軋制溫度接近A%溫度，有時(shí)也將終軋溫度控制在（Ya兩相區(qū)內(nèi)要求在奧氏體末再結(jié)晶區(qū)域內(nèi)給予足夠的變形量。對(duì)于微合金鋼要求900~950C

以下的總變形量大于50%對(duì)于普碳鋼通常多道次變形累積達(dá)到奧氏體再結(jié)晶。要求軋制后的鋼材冷卻速度、開始快冷溫度、快冷終了溫度或卷取溫度，以便獲得必要的顯微組織。通常軋后第一冷卻階段冷速要大，第二階段冷速要根據(jù)鋼材性能要求不同而不同?，F(xiàn)將提高軋制和控制冷卻鋼材強(qiáng)韌性的各種因素整理歸納如表1-1所示表1.1提高控軋、控冷鋼材強(qiáng)韌性的因素因素晶粒細(xì)化析出強(qiáng)化加工硬化相變強(qiáng)化控制途徑及其行為因素晶粒細(xì)化析出強(qiáng)化加工硬化相變強(qiáng)化發(fā)生奧氏體的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和靜態(tài)再結(jié)晶；在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制變形，使奧氏體晶內(nèi)產(chǎn)生變形，促使相變細(xì)化，控制軋后奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變時(shí)的冷卻因素，防止鐵素體晶粒長(zhǎng)大鈮釩、鈦元碳氮話務(wù)應(yīng)變誘導(dǎo)析出在奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變兩相區(qū)軋制變形時(shí)變形鐵素體的恢復(fù)和再結(jié)晶針狀鐵素體鋼、貝氏體鋼的單相強(qiáng)化；二相分高型強(qiáng)化2我國(guó)控制軋制、控制冷卻技術(shù)的發(fā)展我國(guó)有豐富的鈮、釩、鈦和稀土資源，具有發(fā)展微合金控制軋制、控制冷卻技術(shù)的廣闊前途。近十年來，尤其是第六個(gè)五年計(jì)劃期間以來，控制軋制、控制冷卻技術(shù)在我國(guó)取得了不小的進(jìn)展。目前每年采用控制軋制、控制冷卻工藝生產(chǎn)的剛才已經(jīng)超過100萬噸，涉及到20多個(gè)鋼種，已經(jīng)應(yīng)用到造船、石油、天然氣輸送管線、鍋爐及壓力容器、鋼板樁、汽車大量、螺紋鋼筋、鋼絲繩、軸承及地質(zhì)管等方面。其中板材占40流右，棒、線材占60流右，管材和型材所占比例較小。目前控制軋制、控制冷卻技術(shù)在工業(yè)試驗(yàn)和生產(chǎn)上的應(yīng)用如表 1-1所示。國(guó)內(nèi)各廠采用控制軋制和控制冷卻工藝在提綱產(chǎn)品綜合性能方面所獲得的效果，舉出其中的一部分例子列于表2.2，2.3。上鋼2350m二輥-四輥中板軋機(jī)與武鋼2800m二輥-四輥中板軋機(jī)，采用兩階段控軋工藝，生產(chǎn)了合乎勞氏船規(guī)要求的09MnNb16MnN鋼DH360級(jí)船板；上鋼三廠的2300m三輥-四輥中板軋機(jī)采用混合型控制軋制工藝與軋后控冷相結(jié)合，生產(chǎn)出了性能達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品實(shí)物水品的容器鋼板。 武鋼熱軋廠1700m熱連軋機(jī)采用I型和U型控軋工藝，或配合使用軋后控冷，研制出7~12m厚的合乎API-5L標(biāo)準(zhǔn)要求的X60和X65級(jí)含鈮微合金鋼板卷。太鋼五軋廠中板軋機(jī)采用控制軋制工藝，解決了20g鋼時(shí)效沖擊值及16Mn&岡屈服強(qiáng)度偏低的問題，使熱軋性能合格率提高15%以上；武鋼軋板廠采用控軋工藝，提高了4C船板熱軋性能合格率38%以上，邯鄲鋼鐵廠2300m三輥勞特式中板軋機(jī)采用IB型控制軋制工藝，軋以后水幕冷卻，提高了A2F、20g中板綜合性能合格率。板帶材再結(jié)晶控制軋制法低碳釩鈦氮鋼，含鈮中咼碳鋼未再結(jié)晶控制軋制法低碳硅錳鋼，20g，低碳錳鈮鋼（Y%）兩相區(qū)控制法低碳錳鈮鋼，低碳錳鈮釩鋼控制軋制+控制冷卻低碳錳鈮鋼，低碳鈦鋼，A2F鋼，含鉻鉛熱軋雙相鋼棒線材鋼筋軋后穿水冷卻20gMnSi鋼，3號(hào)鋼，5號(hào)鋼線材穿水冷卻+相變冷卻硬鋼纜，冷墩鋼絲，結(jié)構(gòu)鋼絲軸承鋼軋后控制冷卻GCr15鋼鋼管旋轉(zhuǎn)內(nèi)射流冷卻石油鋼管，地質(zhì)管，低碳硅鋼管軋后控制冷卻錳鋼型材角鋼降溫控制軋制15Mri岡角鋼軋后控制冷卻16Mri岡，ZC造船角鋼高碳鋼型材控制冷卻中、咼碳鋼高碳鋼型材控制軋制中、咼碳鋼，含鈮中、咼碳鋼

鋼種及品種傳統(tǒng)工藝存在問題控軋、控冷工藝效果14MnTiRc鋼板軋態(tài)低溫韌性不穩(wěn)定，必須熱軋控軋工藝達(dá)到正火處理效果后正火交貨控軋態(tài)：&=480~529MPa-40C時(shí)，軋態(tài)：cs=450~610MPaAk=796JC(D)級(jí)船板-40時(shí)，Ak=89~612J正火態(tài)：e=411~470MPa-40C熱軋態(tài)=76C時(shí)^Ak也不合格熱軋態(tài)提供低韌性，使合格率達(dá)到09MnN鋼板軋態(tài)低溫韌性不穩(wěn)定，必須熱軋90%上控軋工藝優(yōu)于正火態(tài)性能后正火交貨控軋態(tài)：&>392~411MPa-40C時(shí)，軋態(tài)：cs=382MPaAk=463~926J16MnF容器鋼板-40C時(shí)，Ak=48J正火態(tài)：csA343MPa熱軋后低溫韌性不合格正火控軋控冷工藝使綜合性能后&<343MPa控軋控冷態(tài)：&>382MPa16MnV容器鋼板熱軋后低溫韌性不合格，正火后-40C時(shí)，Ak=690J控軋控冷工藝使綜合性能&有時(shí)偏低控軋控冷態(tài)：&>392MPa15Mng鋼板熱軋態(tài)&偏低-40C時(shí)，Ak>246J控軋態(tài)&滿足要求20g鋼板熱軋態(tài)沖擊韌性偏低控軋后提高性能合格率9~15%20Mn鋼筋熱軋態(tài)達(dá)n級(jí)鋼筋控冷后達(dá)川級(jí)鋼筋控冷后達(dá)n級(jí)鋼筋A(yù)3鋼筋A(yù)3F,65Y熱軋態(tài)冷拔延伸性差控冷后可增大一次冷拔變形量，減少中A3,16MnA3棒材熱軋態(tài)強(qiáng)度有時(shí)偏低間退火次數(shù)控冷后使性能合格率提高15%GCr15鋼熱軋態(tài)球化退火時(shí)間長(zhǎng)控冷后縮短球化退火時(shí)間四分之一3?控制軋制促使鐵素體細(xì)化是達(dá)到最佳綜合性能的最有效的辦法。細(xì)化鐵素體晶?；旧嫌袃蓚€(gè)途徑，一種是細(xì)化奧氏體晶粒，然后通過相變得到細(xì)小的鐵素體晶粒，另一種是直接細(xì)化鐵素體晶粒。細(xì)化奧氏體晶粒基本上從兩方面著手：一方面是細(xì)化原始奧氏體晶粒，即從加熱溫度、加熱時(shí)間及加入微量元素入手；另一方面是采用形變?cè)俳Y(jié)晶的方法。加入微量元素能提高晶粒開始長(zhǎng)大的溫度，其措施是在奧氏體析出體組織中嵌入細(xì)的析出物，從而抑制奧氏體晶粒長(zhǎng)大，當(dāng)析出物的晶粒度為100~200?時(shí)共析作用最大。鋁以氮化鋁的形式細(xì)化晶粒，使可焊接普通結(jié)構(gòu)鋼為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。此外微合金花元素鈮、釩、鈦通過他們的碳化物、氮化物及碳氮化物均能對(duì)細(xì)化奧氏體晶粒產(chǎn)生不同程度的影響。為了抑制在軋制前的加熱過程中這類產(chǎn)物的析出物的再溶解，應(yīng)盡可能降低加熱溫度。實(shí)踐證明，軋前奧氏體的晶粒度對(duì)鐵素體晶粒度是有影響的，但這種措施有很大的局限性?？刂栖堉乒に嚥粌H可以通過細(xì)化晶粒奧氏體來細(xì)化鐵素體晶粒，同時(shí)采用直接細(xì)化鐵素體晶粒的辦法。一般根據(jù)其細(xì)化鐵素體的機(jī)理不同，將控制軋制分為三個(gè)階段，下面分別加以敘述：第一階段：奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制這個(gè)階段是通過形變-再結(jié)晶反復(fù)交錯(cuò)進(jìn)行使誦粒細(xì)化。對(duì)晶粒細(xì)化的作用不是太大。第二階段：奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制第二階段在再結(jié)晶溫度以下和相變溫度之間進(jìn)行軋制。在此區(qū)中軋制時(shí)，奧氏體晶粒沿軋制方向伸長(zhǎng)，境界面積增加，使鐵素體的形核密度增加。同時(shí)由于變形使晶粒內(nèi)導(dǎo)入大量的變形帶，奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變時(shí)的成核點(diǎn)增多，變形帶起到了奧氏體晶界的同等作用。在未再結(jié)晶區(qū)軋制促使鐵素體相變成核點(diǎn)的增加，變形帶的作用是主要的，奧氏體晶粒伸長(zhǎng)的作用是次要的。圖2表示出奧氏體晶粒組織的有效晶界面積與相變后鐵素體之間的關(guān)系。所謂有效晶界面積是奧氏體的晶界面積和變形帶之和。鐵素體直徑隨7有效晶界面積的增加而減小，與再結(jié)晶區(qū)軋制相比，未再結(jié)晶區(qū)軋制相變后的鐵素體直徑小，且隨晶界面積的增加晶粒直徑的減小率也大。有人認(rèn)為，在奧氏體向鐵素體相變的初期，相變速度可用Ns^y表示，這里Ns是晶界單位面積的形核率，Sy是有效晶界面積。高溫區(qū)再結(jié)晶軋制時(shí)晶粒細(xì)化作用僅僅是增減了Sy；而在未再結(jié)晶區(qū)軋制時(shí)卻使Ns和Sy都得到了增加。兩種軋制方式的這一區(qū)別由圖2中反映出來，對(duì)同一數(shù)量的晶界面積，未再結(jié)晶區(qū)軋制時(shí)比再結(jié)晶區(qū)軋制時(shí)轉(zhuǎn)變后的鐵素體要小得多。從以上討論可以下幾點(diǎn)結(jié)論：在這個(gè)階段即未再結(jié)晶區(qū)軋制是控制軋制的重要階段，也是控制軋制的重要特征。在第二階段軋制后奧氏體晶粒被拉長(zhǎng)的同時(shí)產(chǎn)生了變形帶和大量位錯(cuò)。當(dāng)發(fā)生奧氏體想鐵素體轉(zhuǎn)變時(shí)，晶界及變形帶就成為形核地點(diǎn)。與再結(jié)晶相比，有效結(jié)晶面積及單位有效晶界面積的形核率都增加，轉(zhuǎn)變后得到細(xì)小扥鐵素體，并且隨變形量的加大轉(zhuǎn)變后的鐵素體數(shù)量增加，珠光體的數(shù)量減少。在垂再第崗氏的嫌下車用申翌垢累筆抵鏗申翌垢累筆抵鏗J2i）~~~南?iioIkJ。有醺輿氏莎品斤面積圖3.10.03%Nbi鋼中有效晶界面積和鐵素體晶粒之間的關(guān)系

實(shí)心一再結(jié)晶區(qū)軋制；空心一非再結(jié)晶區(qū)軋制在未再結(jié)晶區(qū)中的變形量有累積作用，因此在未再結(jié)晶區(qū)內(nèi)多道次的變形就可以再奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變后獲得細(xì)小的鐵素體晶粒，其細(xì)化程度可達(dá)11~12級(jí)。但如在未再結(jié)晶區(qū)變形量不足，如壓下率在20%以下，特別是在10%以下，變形帶密度小，變形帶分均時(shí)，含變形帶的奧氏體晶粒與不含變形帶的奧氏體晶粒在奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變時(shí)，鐵素體的形核率密度就不同，容易形成混晶組織。因此，在未再結(jié)晶區(qū)軋制時(shí)，必須給予大的變形量或多道次軋制。在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制時(shí)，細(xì)化鐵素體晶粒也是有限的，在一定壓下率時(shí)達(dá)到飽和，更大的壓下率只能細(xì)化殘留的粗晶粒，約在60%勺壓下率時(shí)趨于極限值。一般轉(zhuǎn)變后晶粒直徑最小可達(dá)5m左右，大大小于再結(jié)晶區(qū)軋制后鐵素體晶粒直徑的極限值。在普碳鋼中，由于奧氏體未再結(jié)晶區(qū)域（溫度范圍窄），因此要實(shí)現(xiàn)在未在結(jié)晶區(qū)中多道次軋制以保證必要的變形量是困難的。微合金化元素鈮、釩、鈦等，特別是鈮的加入，對(duì)鋼的奧氏體再結(jié)晶起抑制作用，使奧氏體的再結(jié)晶溫度提高，擴(kuò)大奧氏體未再結(jié)晶區(qū)的溫度范圍，有利于實(shí)現(xiàn)未再結(jié)晶區(qū)的軋制。因此微合金化在控制軋制中占重要作用。與第一階段相比，第二階段終軋后的材料強(qiáng)度提高了，脆性溫度降低了。第三階段：在（奧氏體+鐵素體）兩相區(qū)軋制在奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制及未再結(jié)晶區(qū)軋制都是以細(xì)化鐵素體晶粒為目的的，而目前控制軋制發(fā)展到在奧氏體及鐵素體兩相區(qū)中進(jìn)行軋制，這成為控制軋制的第三階段。有關(guān)其變形過程、組織特點(diǎn)在前面已經(jīng)講過，在這里只是強(qiáng)調(diào)幾點(diǎn)：兩相區(qū)軋制不僅對(duì)未再結(jié)晶奧氏體繼續(xù)進(jìn)行加工，而且對(duì)鐵素體進(jìn)行加工，產(chǎn)生了加工硬化、析出強(qiáng)化和亞結(jié)構(gòu)，因此可以獲得很高的強(qiáng)度；兩相區(qū)軋制產(chǎn)生了織構(gòu)，使鋼板在厚度方向強(qiáng)度降低；形變誘起的析出物的產(chǎn)生使得軋制方向上吸收能降低，但脆性轉(zhuǎn)化溫度也降低；兩相區(qū)所采用的工藝制度對(duì)性能有很大的影響，在兩相區(qū)中變形溫度高低及變形量大小的不同，其所得到性能不同。提高雙相區(qū)的變形量，韌性就顯著提高，這是應(yīng)為組織上亞晶發(fā)達(dá)。但對(duì)強(qiáng)度的提高則不同，只有壓下量10~20%時(shí)屈服強(qiáng)度急劇增高。繼續(xù)增加壓下量時(shí)，強(qiáng)度變化不大。但溫度越低，則壓強(qiáng)越咼。綜上所述，在三個(gè)階段中，軋制時(shí)發(fā)生的組織和物理性能的變化如圖3所示⑶，實(shí)際控制軋制工藝師這三個(gè)階段的合理組合。 從生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)得出，在1000~700C之間，終軋溫度每降低100C，鐵素體晶粒直徑變小3~4口，并能對(duì)力學(xué)性能產(chǎn)生相應(yīng)效果。在獲得細(xì)小的奧氏體晶粒后，如果通過加速冷卻能使、廠轅變向著低溫方向移動(dòng)的話哪么這種較低的轉(zhuǎn)變溫度就能提高晶核形核幾率并能降低晶界運(yùn)動(dòng)性能，從而使鐵素體晶粒尺寸減小。除了采用快速冷卻方法外，一定合金元素如鉬、錳或溶解的微量元素也可以使轉(zhuǎn)變點(diǎn)降低，導(dǎo)致晶粒進(jìn)一步細(xì)化。圖3.2鋼的顯微組織及控制工藝對(duì)鋼的屈服極限和脆化轉(zhuǎn)變溫度的影響為了充分發(fā)揮鐵素體晶粒細(xì)化的實(shí)際效果，鋼材含碳量必須很低，因此隨著含碳量的提高，細(xì)化鐵素體的晶粒的效果就會(huì)減小，而珠光體量的增多卻會(huì)惡化材料的低溫韌性。因此，采用控制軋制工藝時(shí)，鋼的含碳量最高為 0.15%,多數(shù)鋼的含碳量低于0.1%,這類鋼為少珠光體或無珠光體，但為了獲得更高強(qiáng)度的鋼材而采用的高溫形變淬火工藝，它所得的組織是奧氏體的低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（馬氏體）或中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（粒狀貝氏體），其含碳量當(dāng)然會(huì)超過上述界限?！敢捖?lián).專變林再站品奧氏悴豊駛sT粕對(duì)「覓聯(lián).專變林再站品奧氏悴豊駛sT粕對(duì)3.4控制類型對(duì)軋后冷卻相變的影響 奩庫警將普碳鋼以及添加鈮、釩的低碳微合金鋼軋制工藝類型與軋警冷卻相變之間的關(guān)系加以整理如圖4所示⑶圖3.3控軋工藝與控冷過程鐵素體相變的關(guān)系[前的丫晶粒粗于N0.5[前的丫晶粒粗于N0.5級(jí),C+P鐵素:體和少量珠光體。鋼中加入微; '普碳鋼，含釩微合金鋼形成魏氏[ IA型：熱軋過程中奧氏I jB_ .量鈮時(shí)，形成魏氏組織組織傾向較弱。IA型代表了普通熱軋后鋼的冷卻相變過程。IB型:熱軋過程中奧氏體始終都發(fā)生再結(jié)晶，但是在相變前的丫晶粒細(xì)于N0.6級(jí)，這時(shí)丫-a目變主要是在丫晶界上進(jìn)行，可以獲得具有等軸的鐵素體加少量珠光體的均勻組織⑷。相變前的丫晶粒越細(xì)，相變后的鐵素體組織也越細(xì)，IB型代表了再結(jié)晶控制軋制后鋼的冷卻相變過程。U型：熱軋溫度一直延續(xù)到丫未再結(jié)晶區(qū)域，軋制變形后的奧氏體不再發(fā)生再結(jié)

晶，這時(shí)Y—a目變?cè)谘揪Ы缂熬?nèi)同時(shí)進(jìn)行，形核速度大幅度增大，相變后的a晶粒均勻而細(xì)小。這種相變不會(huì)發(fā)生魏氏組織和上貝氏體組織，U型代表了未再結(jié)晶控軋后鋼的冷卻相變過程。過度型：熱軋溫度處在奧氏體部分再結(jié)晶區(qū)域時(shí)，軋制變形后的奧氏體將發(fā)生部分再結(jié)晶，這時(shí)Y-a目變將介于I和型u型之間，其中一部分再結(jié)晶丫晶粒按IB型相變成細(xì)小的鐵素體加珠光體組織，另一部分未再結(jié)晶丫晶?？赡芟嘧兂晌菏辖M織。按照上述分類，熱軋低碳鋼軋后冷卻過程中a晶粒細(xì)化程度的順序?qū)⑹牵簄型〉IB型〉過度型〉IA型4控制冷卻控軋技術(shù)發(fā)展的初期，冶金工作者的主要著眼點(diǎn)是多道次熱軋變形和軋后奧氏體的靜態(tài)再結(jié)晶來細(xì)化晶粒［5,6］。隨著鋼中加入了鈮、釩、鈦等微量元素之后，人們逐漸重視了鋼在奧氏體未結(jié)晶區(qū)的軋制變形對(duì)奧氏體想鐵素體或珠光體的轉(zhuǎn)變，以及對(duì)細(xì)化鐵素體和珠光體組織的影響效果［7,8］,從而開展了控制工藝對(duì)鋼的軋后相變影響以及鋼的軋后相變機(jī)理和控制冷卻工藝的研究。4.1控制冷卻中低碳鋼熱軋材的奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變調(diào)整控制軋制、控制冷卻工藝參數(shù)得到盡可能小的室溫組織是控制軋制、控制冷卻工藝的主要目的。熱軋變形后的鋼材在隨后的冷卻過程中，奧氏體要發(fā)生相變。通常，在相變時(shí)形成的新相得直徑是由在單位體積內(nèi)所形成新相得形核數(shù)目n來決定的。如果在新相之間還沒有合并，并且生成的晶核都已長(zhǎng)為晶粒的時(shí)候，新相直徑D可用下式表示⑻：1/3然而，奧氏體向鐵素體（丫一A的相變過程實(shí)際是新相得形核與核長(zhǎng)大同時(shí)進(jìn)行的過程，因此在相變過程中的形核只能是在尚未發(fā)生相變的區(qū)域內(nèi)形核，圖4.1是以模式圖形式表示了兩種情況下相變的進(jìn)行狀態(tài)。其中圖a表示當(dāng)形核速度低于核長(zhǎng)大速度時(shí)，已經(jīng)形成的晶核快速長(zhǎng)大，而使其后面新相得形核區(qū)域迅速變小，最終使新相成為較粗大的晶粒；圖b表示形核速度大于核長(zhǎng)大速度的狀況，由于已經(jīng)形成的晶核長(zhǎng)大速度較慢，為其后面的形核可以提供充分的區(qū)域，使之形核數(shù)量增多，最后得到較細(xì)小的晶粒。因此，在Y-相變時(shí)實(shí)際的新相形核數(shù)目n是由形核速度和核長(zhǎng)大速度共同作用而決定的。圖4.1相變過程的模式圖

A—低形核速度和高核長(zhǎng)大速度;b—高形核速度和低核長(zhǎng)大速度4.2鋼材控制冷卻的目的及控制冷卻各階段的作用鋼材軋后控制冷卻的目的是為了改善鋼材的組織形態(tài)，細(xì)化奧氏體組織；阻止或延遲碳化物在冷卻過程中過早析出，使其在鐵素體中彌散析出，提高強(qiáng)度。同時(shí)減少珠光體團(tuán)的尺寸，細(xì)化珠光體片層間距，改善鋼材的綜合力學(xué)性能。軋后控制冷卻可以減少鋼材表面的氧化鐵皮生成量，防止鋼材在冷卻過程中由于冷卻不均而產(chǎn)生不均勻變形，造成鋼材的扭曲或彎曲。如果冷床的能力不足，通過軋后控制冷卻，降低鋼材進(jìn)入冷床的鋼溫，可以部分或全部解決冷床能力不足的問題。對(duì)于不同德鋼種和鋼材種類，控制冷卻的目的是不同的，有時(shí)幾個(gè)同時(shí)兼有?？刂评鋮s過程中各階段的作用和控制原理是完全不同的。控制軋制鋼材軋后控制冷卻一般分為三個(gè)階段，即一般所說的一次冷卻、二次冷卻及空冷三個(gè)階段。由于三個(gè)階段的冷卻目的和要求不同，采取的控制冷卻工藝也完全不同。如果只注意一次冷卻而忽視二次冷卻的控制，則其效果不一定達(dá)到要求。4.2.1一次冷卻一軋后控制冷卻的第一階段一次冷卻是指從終軋開始到變形奧氏體向鉄素體或滲碳體開始轉(zhuǎn)變的溫度范圍內(nèi)控制其開始快冷溫度、冷卻速度和控冷（快冷）終止溫度。在這段溫度中采用快速冷卻的目的是控制變形奧氏體