制工艺
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•常规工艺
•850850
•8
•4042 •4045
•-
•60064
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材料加工组织性能控制新
• 3.2 钢的奥氏体形变与再结晶（I型控制轧制） • 3.2.1热变形过程中的奥氏体再结晶行为 • 3.2.1.1 动态再结晶
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（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 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。
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（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。
•（1）细化相变前的奥氏体 晶粒；（2）在细化奥氏体 晶粒的前提下，进一步使奥 氏体处于加工硬化状态； （3）在相变温度区间加速 冷却。
•3.1.2.4 合金元素的作用（微合金元素作用再讲）PPT文档演模板
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3.1.3 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
Controlled
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•低温轧制的 优点：细化 铁素体晶粒。
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•图3-l 各种轧制程序的模式图 • CR-—控制轧制；AcC一控制冷却
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3.1.2 铁素体晶粒尺寸的控制
3.1.2.1 铁素体晶粒尺寸的计算式
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• 奥氏体相变过程示意 图
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•控制轧制三阶段示意图和 各阶段的组织变化
•再结晶与未再结晶型控轧示意图
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3.1.4 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。
•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。
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•铁素体晶 粒的形核速 率
•铁素体晶核按抛 物线规律长大的 速度常数
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•奥氏体 晶粒直径
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3.1.2.2 变形奥氏体对铁素体晶粒的细化作 用
•结论：由加工硬化（变形）奥氏体相变得到的铁素体 晶粒比相同尺寸的未变形奥氏体或再结晶奥氏体相变 后得到的铁素体晶粒要细得多。
•原因：
•（1）变形使奥氏体的晶界上形成了许多台 阶
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（2）变形奥氏体除了在晶界上生成铁素体晶核以外，原来 奥氏体中的退火孪晶边界以及由于变形而形成的变形带，也 是铁素体的形核基地。
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3.1.2.3 冷却速度对铁素体晶粒尺寸的影响
•II 型控制轧制：要有足够的总变形量，可以不过分强调道 次变形量。原因：
•(+) 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，使钢材的强度升高，低温韧性得到改善。
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•3.1.5 控制轧制的实质
(1)尽可能降低加热温度，目的： (2)在中间温度区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。
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(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。 原因：
•一般低碳结构钢终轧温度：830 C或者更低些。轧制含 Nb钢：控制在750C左右 。
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•(3) 控制变形程度
I型控制轧制原则：1)连续轧制，不要间歇，尤其在的高温 侧(动态再结晶区) ，原因： 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，避免混晶产生。原因：
讲）。
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表3-1 36CrSi钢用控轧工艺和用常规工艺后的机械性能
• 机械性 能
•
•b •(N/mm2)
•0.2 •(N/mm2
)
•5 •(%)
• •(%)
•
•HR
•(J／
C
cm2)
•
•加工方式
•高 温 控 制 轧 •1000103 •78583 •1214 •3846 •6075 •31
•
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•3.1.6 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： 1）降低钢坯的加热温度；2）取消轧后 的常化处理或淬火回火处理。 (3)可以充分发挥微量合金元素的作用（后面
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•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
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•加热温 度
•终轧温度
•图3-4 轧制温度对铁素体晶粒直径、屈服点及断口转变温度的影响 (0.14C-1.3Mn-0.03Nb系钢)
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2020/11/18
材料加工组织性能控制新
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 Processing)：
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(3) (+)两相区轧制 条件：Ar3点以下轧制。
目的： 1）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； 2）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。 影响：强度升高，脆性转变温度（亚晶的出现）。