体晶粒微细化。 (2)使中间温度区(如900C 以上)的轧制道次程
序最佳化，通过反复再结晶使奥氏体晶粒微细 化。
(3)加大奥氏体未再结晶区的累积压下量，增加 奥氏体每单位体积的晶粒界面积和变形带面积。
控制轧制机理：
（1）Hall-Petch关系式：
y
0
k
y
d
1 2
（1）
（2）断口转变温度FATT(Fracture Appearance Transition Temperature) ：
3.热形变过程中组织的变化
3.1 控制轧制概念 控制轧制(Controlled rolling)：热轧过程中通过
对金属加热制度、变形制度和温度制度的合理控 制，使热塑性变形与固态相变结合，获得细小晶 粒组织，使钢材具有优异的综合力学性能的轧制 新工艺。 TMCP(Thermo Momechanical Controlled Processing)：
3.3 控制轧制的效应 (1)使钢材的强度和低温韧性有较大幅度的改善。 原理：细化晶粒。常规轧制工艺：铁素体晶粒 7～8级；控制轧制工艺：铁素体晶粒可达12级， 直径可为5m。 (2)可节省能源和使生产工艺简化 途径：降低钢坯的加热温度；取消轧后的常化处 理或淬火回火处理。
表3-1 36CrSi钢用控轧工艺和用常规工艺后的机械性能
(2)控制轧制温度 奥氏体区轧制：要求最后几道次的轧制温度要 低。一般要求终轧温度尽可能接近奥氏体开始转 变温度，起到相似于正火的作用。 低碳结构钢的终轧温度: 含Nb钢的终轧温度:
采用(+)两相区轧制：要根据对钢材性能的不同 要求而确定其终轧温度。
(3) 控制变形程度 ：
奥氏体区轧制 原则：1)连续轧制，不要间歇，尤 其在的高温侧(动态再结晶区)，使晶粒来不及长 大； 2)道次变形量应大于临界变形量，使全部晶 粒能进行再结晶。混晶现象：
图3-l 各种轧制程序的模式图 CR-—控制轧制；AcC一控制冷却
轧制三个阶 段：
控冷作用：
图3-2 控制轧制和控制冷却奥氏体和铁素体的组织变化模式图
(轧制温度向右边降低。上层的组织表示轧制带来的奥氏体组织的变化，下 层表示奥氏体开始相变后不久的组织，特别是下层表示铁素体核的生成地 点)
控制轧制的实质： (1)尽可能降低加热温度，将开始轧制前的奥氏
机械性能
b
0.2
5
(N/mm2) (N/mm2)
(%)
HRC
(%)
(J／
cm2)
加工方式
高温控制轧制 10001030 785835 1214 3846 6075
31
工艺
常规工艺
850850 600640
8
4042 4045
-
（3）可以充分发挥微量合金元素的作用 常规轧制，加入Nb、V： 控制轧制，加入Nb、V： 采用控制轧制工艺时要考虑到轧机的
控制轧制三阶段示意图和各阶段的组织变化
3.2 控制轧制工艺特点 (1)控制加热温度 加热温度决定轧制前奥氏体晶粒 的大小，温度越低晶粒越细。
图3-5 含微量添加元素的奥氏体晶粒成长 情况
低温加热优点： （1） 避免奥氏体晶粒变粗 大。（2）缩短延迟冷 却时间，粗轧和精轧 几乎可连续进行。 缺点：（1）要减小板 坯的厚度。（2）含铌 钢中铌未固溶，达不 到预期的析出强化效 果。
设备条件。
3.4钢的奥氏体形变与再结晶 3.4.1热变形过程中的奥氏体再结晶行为 3.4.1.1 动态再结晶 冷加工：
高温变形： 真应力-应变曲线由三阶
段组成：
A
第一阶段：加工硬化及软
B
C
化共存，但硬化程度超过
பைடு நூலகம்软化程度；
第二阶段：发生动态再结
O
晶。
动态再结晶临界量c ：
曲线的最大应力值p(或s)、 、T之间可用
（2）奥氏体未再结晶区控制轧制(又称为Ⅱ型控 制轧制) 条件： 950C～Ar3之间进行变形。 目的：晶粒沿轧制方向伸长，晶粒内部产生形 变带。晶界面积，的形核密度 ，进一步促 进了晶粒的细化。
(3) (+)两相区轧制 条件：Ar3点以下轧制。 目的：未相变晶粒更加伸长，在晶内形成形变 带，相变形成微细的多边形晶粒；已相变后的 晶粒变形，于晶粒内形成亚结构，因回复变成内 部含有亚晶粒的晶粒。 组织：大倾角晶粒和亚晶粒的混合组织。 强度升高，脆性转变温度（亚晶的出现）。
FATT
A
Bd
1 2
(2)
图3-3 多道次轧制时轧制温度的影响(实验室数据) 0.18C-1.36Mn钢，各道次压下率20％，9个道次轧制到20mm
轧制温度变化范围(开始一结束)为200C
图3-4 轧制温度对铁素体结晶粒直径和屈服点 断口转变温度的影响
实验室数据：0.14C-1.3Mn-0.03Nb系钢，RT 为加热温度，FT为终轧温度
轮再结晶所需的变形量)。 2）间断动态再结晶
条件：c>r
图3-3 Q235钢变形条件对真应力-真应变曲线的影响 (a)变形温度的影响，变形速度 0.1s1；(b)变形速度的 影响，变形温度T=1000C
3.4.1.2 动态再结晶的控制 （1）动态再结晶发生条件
1）轧制不含Nb的普通钢 ： 2）轧制含Nb钢 ：
(+) 两相区轧制：压下率的增加会使位错密度增 大，亚晶发达和产生织构等，结果可使钢材的强度 升高，低温韧性得到改善。
(4)控制轧后冷却速度 钢材于轧后冷却除采用空冷外，还可以采用吹 风，喷水，穿水等冷却方式。由于冷却速度的不 同，钢材可以得到不同的组织和性能。
控制轧制的类型：
控制轧制方式示意图
(a) 奥氏体再结晶区控轧；(b) 奥氏体未再结晶区控轧；(c) (+)两相 区控轧
（1）奥氏体再结晶区控制轧制(又称I型控制轧 制)
条件：950℃以上 再结晶区域变形。
主要目的：对加热时粗化的初始晶粒轧制再 结晶反复进行细化 相变后细小的晶粒。 相变前的晶粒越细，相变后的晶粒也变得越 细。
Zener-Hollomon因子Z表示：
Z exp(Q / RT ) A n
式中 Z ：温度补偿变形速率因子；A： 常数；n：应
力指数；Q：变形活化能；R：气体常数；T：绝对 温度。
为什么金属的变形应力高于原始状态(即退火状态)的 变形应力？
A
B
C
O
第三阶段，两种情况：
1）连续动态再结晶 条件：c<r (r ：由动态再结晶产生核心到全部完成一