图4 杯锥型断口形成过程
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韧性断裂的形成原因
韧性断裂多起源于空洞，这是 由于钢材在熔炼过程中混入氧化 物、硫化物等夹杂物粒子以及某 些难变形的第二相粒子造成的。
当钢材基体变形时，在夹杂物 或二相粒子的相界面上产生强烈 的附加拉应力，若界面的结合力 弱，则很容易产生剥离，于是就 在相界面上产生空洞。
(4)变形制度：再结晶区 道次变形量的大小，变 形的渗透程度等。
1.2 金属材料强化的主要机制
位错强化、固溶强化、析出强化、晶界强化、亚 晶强化、织构强化等。但实用钢材的强化并不是由 单一的强化机制决定，在大多数情况下，由几种机 制叠加获得。
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1.2.1铌、钒、钛微合金化元素在钢中的作用
普碳钢的临界变形量很小， 且与温度的关系很弱，即普碳 钢在较小的变形量、较宽的温 度范围内均容易产生再结晶。 而含铌钢的临界变形量却较大， 在950℃以下的温度区域内要 使含铌钢完成再结晶是很困难 的。
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2.3 奥氏体/铁素体相变规律及形变诱导相变
奥氏体/铁素体相变行为
控制轧制和控制冷却概述
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主要内容
➢ 钢材的质量性能 ➢ 轧制过程中的组织性能变化规律 ➢ 轧制过程中的组织性能控制 ➢ 控轧控冷技术的新进展
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1.1性能指标
性能指标
韧塑性 影响因素
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强塑指标 冲击韧性 冷弯性能 焊接性能
韧塑性 影响因素
变形结束后随停隔时间的延长，沿着原来的奥氏体晶界，
再结晶核心不断形成，在形变储存能的驱动下形变奥氏体
发生再结晶的数量不断增加，奥氏体平均晶粒尺寸不断减
小，当奥氏体平均晶粒尺寸达到最小值时说明再结晶过程
完成。其后随时间的延长，再结晶奥氏体逐渐长大，达到
某一阀值时趋于稳定。由于试样心部和边部变形不均匀程
在板带轧制过程中，如能有效控制这些碳、氮化合物的析出行 为（数量、大小、形状和分布状态等），则可以充分发挥微合金 化元素对钢材施行细晶强化和析出强化的双重作用。铌、钒、钛 三种微合金元素对铁素体/珠光体钢晶粒细化、沉淀强化的影响 规律如下图所示。
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铌、钒、钛对铁素体/珠光体钢脆性转变温度的影响
球形缺陷
(a)
不同压下道次下缩孔变形图
椭圆形
拉长
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(b) (c)
焊合
拉伸断口
拉伸断口截面内出现的分层 拉伸断口侧面上出现控制的轧分制层和控制冷却概述
原因分析：
(1)化学成分：碳、锰及 硫、磷含量，微合金元 素的有无等；
(2)铸坯质量：坯型及铸 坯中心偏析级别的高低 等；
(3)加热制度：加热温度 的高低、加热时间的长 短，表面及芯部的温差 等：
夹杂物及二相粒子的数量、几何 形状、大小及其与基体结合的强 度是影响断裂的重要参数。
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缺陷的焊合
钢板的厚度同为130mm时，采用大压下、正常压下和轻 压下时，缩孔的焊合情况截然不同。采用大压下时缩孔在第4 道次被焊合，而采用轻压下时缩孔在第7道次被焊合，可见适
当加大高温区的压下量有利于内部缺陷的焊合。
200
心 部晶 粒 尺寸
180
边 部晶 粒 尺寸
Hale Waihona Puke 160晶 粒尺寸，um
图9 Q345钢不同停隔时间的奥氏体组织
140
120 a
f e
d
100
b 80 c
60 0 10 20 30 40 50 60
保 温时 间，s
图10 奥氏体晶粒的长大过程
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再结晶奥氏体的长大过程
从图9和图10可以看出：
在950℃以下的低温区轧制时，不仅整体力学性能比高温区轧制时高，而且道次变 形量对力学性能的影响比较显著，随变形量增加，屈服强度和冲击值都呈上升趋势， 轧制温度越低，上升的趋势越显著。
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2.2 钢材热变形后的静态再结晶过程
静态再结晶的临界变形量
为了使再结晶能够充分进行， 则所给予的压下率必须大于对 应条件下静态再结晶的临界变 形量。该值随钢种和变形条件 的不同彼此相差很大。
400
380
360
340
320
300
1 0 5 0 oC
280
9 5 0 oC
260
9 0 0 oC 8 5 0 oC
10 15 20 25 30 35 40 45
变 形量, %
图11 变形量对强度的影响
90
80
70
60
50
40
1 0 5 0 oC
1 0 0 0 oC
30
9 5 0 oC
20
9 0 0 oC
8 5 0 oC
10 5 10 15 20 25 30 35 40 45
变 形 量 ,%
图12 变形量对冲击功的影响
在1000℃以上的高温再结晶区轧制时， Q345钢的屈服强度和冲击功均比950℃ 以下的低温区轧制时低。以轧制温度同为1050℃而变形量不同的试样为例，当变形 量由10%增加到40%时，屈服强度并没有上升，反而呈下降趋势，横向冲击值很低且 随变形量的增加无明显变化；
合金元素：H：会引起氢 脆和延迟断裂（高强钢、
强板、高建等）
坯料停放
组织：1）铸坯 2）热轧组织 3）碳化物分布
细化晶粒 增加压下 （缺陷焊合）
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韧性断口的形成过程
▲拉伸时的韧性断裂:颈缩为 前导. ▲应变硬化产生的强度增加 不足以补偿截面积的减少,产 生集中变形,出现细颈. ▲细颈中心为三向拉应力状 态,形成显微空洞,长大并聚合 成裂纹,沿与拉伸垂直的方向 扩展成中央裂纹,最后在细颈 边缘处沿与拉伸轴成45°方向 剪断,形成”杯锥断口”
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2、轧制过程中的组织性能的变化
2.1 钢材热变形过程中的硬化、软化和组织结构变化
钢材热变形时的应力－应变曲线规律
图5. 0.10%C,1.22%Mn,0.02%Nb钢在 0.6Tm 以上温度变形时的应力－应控变制曲轧制和控制冷却概述 线
2.1 钢材热变形后的静态再结晶过程
再结晶奥氏体的长大过程
度的差别，再结晶完成的时间略有差别。另外，还可以看
出，随待温冷却速度的变化，奥氏体平均晶粒尺寸无明显
变化，因为在再结晶过程中过冷度不是影响奥氏体晶粒大
小的主要因素，所以不能采用增加过冷度的方法细化再结
晶晶粒。
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再结晶行为对组织性能的影响
屈 服 强 度 ,Mpa 横 向 冲 击 功 ,J