热轧再结晶温度断裂韧性及测试方法

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1、热轧百科名片热轧车间热轧（hot rolling）是相对于冷轧而言的，冷轧是在再结晶温度以下进行的轧制，而热轧就是在再结晶温度以上进行的轧制。目录优点与缺点 生产工艺优点与缺点 生产工艺展开编 辑 本 段 优 点 与 缺 点热 轧 的 优 点 :（ 1） 热 轧 能 显 著 降 低 能 耗 ， 降 低 成 本 。 热 轧 时 金 属 塑 性 高 ， 变 形 抗 力低 ， 大 大 减 少 了 金 属 变 形 的 热 轧 型 钢能 量 消 耗 。 （ 2） 热 轧 能 改 善 金 属 及 合 金 的 加 工 工 艺 性 能 ， 即 将 铸 造 状 态 的 粗 大 晶粒 破 碎 ， 显 著 裂 纹

2、愈 合 ， 减 少 或 消 除 铸 造 缺 陷 ， 将 铸 态 组 织 转 变 为 变 形 组 织 ，提 高 合 金 的 加 工 性 能 。 （ 3） 热 轧 通 常 采 用 大 铸 锭 ， 大 压 下 量 轧 制 ， 不 仅 提 高 了 生 产 效 率 ， 而且 为 提 高 轧 制 速 度 、 实 现 轧 制 过 程 的 连 续 化 和 自 动 化 创 造 了 条 件 热 轧 缺 点 :1.经 过 热 轧 之 后 ， 钢 材 内 部 的 非 金 属 夹 杂 物 （ 主 要 是 硫 化 物 和 氧 化 物 ，还 有 硅 酸 盐 ） 被 压 成 薄 片 ， 出 现 分 层 （ 夹 层 ） 现 象

3、 。 分 层 使 钢 材 沿 厚 度 方 向受 拉 的 性 能 大 大 恶 化 ， 并 且 有 可 能 在 焊 缝 收 缩 时 出 现 层 间 撕 裂 。 焊 缝 收 缩 诱发 的 局 部 应 变 时 常 达 到 屈 服 点 应 变 的 数 倍 ， 比 荷 载 引 起 的 应 变 大 得 多 ； 2.不 均 匀 冷 却 造 成 的 残 余 应 力 。 残 余 应 力 是 在 没 有 外 力 作 用 下 内 部 自 相平 衡 的 应 力 ， 各 种 截 面 的 热 轧 型 钢 都 有 这 类 残 余 应 力 ， 一 般 型 钢 截 面 尺 寸 越大 ， 残 余 应 力 也 越 大 。 残 余 应

4、 力 虽 然 是 自 相 平 衡 的 ， 但 对 钢 构 件 在 外 力 作 用下 的 性 能 还 是 有 一 定 影 响 。 如 对 变 形 、 稳 定 性 、 抗 疲 劳 等 方 面 都 可 能 产 生 不利 的 作 用 。 3.热 轧 的 钢 材 产 品 ， 对 于 厚 度 和 边 宽 这 方 面 不 好 控 制 。 我 们 熟 知 热 胀 冷缩 ， 由 于 开 始 的 时 候 热 轧 出 来 即 使 是 长 度 、 厚 度 都 达 标 ， 最 后 冷 却 后 还 是 会出 现 一 定 的 负 差 ， 这 种 负 差 边 宽 越 宽 ， 厚 度 越 厚 表 现 的 越 明 显 。 所 以

5、 对 于 大号 的 钢 材 ， 对 于 钢 材 的 边 宽 、 厚 度 、 长 度 ， 角 度 ， 以 及 边 线 都 没 法 要 求 太 精确 。 编 辑 本 段 生 产 工 艺热 轧 带 钢 生 产 工 艺 （ 简 章 ） 在 带 钢 热 轧 机 上 生 产 厚 度 为 1.2 8mm 成 卷 热 轧 带 钢 的 工 艺 。 带 钢 宽 度600mm 以 下 称 为 窄 带 钢 ； 超 过 600mm 的 称 为 宽 带 钢 。 第 一 台 带 钢 热 连 轧 机 于1905 年 在 美 国 投 产 ， 生 产 宽 200mm 的 带 钢 。 带 钢 热 轧 机 的 技 术 经 济 指 标

6、 优越 ， 发 展 很 快 。 在 工 业 发 达 国 家 ， 1950 年 以 前 热 轧 宽 带 钢 的 产 量 约 占 钢 材总 产 量 的 25 ,70 年 代 已 达 50 左 右 。 热 轧 带 钢 的 原 料 是 连 铸 板 坯 或 初 轧板 坯 ， 厚 度 为 130 300mm。 板 坯 在 加 热 炉 中 加 热 后 ,送 到 轧 机 上 轧 成 厚1.00 25.4mm 的 带 钢 ， 并 卷 成 钢 卷 。 轧 制 的 钢 种 有 普 通 碳 钢 、 低 合 金 钢 、 不锈 钢 和 硅 钢 等 。 其 主 要 用 途 是 作 冷 轧 带 钢 、 焊 管 、 冷 弯 和

7、 焊 接 型 钢 的 原 料 ；或 用 于 制 作 各 种 结 构 件 、 容 器 等 。 带 钢 热 轧 机 由 粗 轧 机 和 精 轧 机 组 成 。 粗 轧 机 组 分 半 连 续 式 、 3/4 连 续式 和 全 连 续 式 三 种 : 半 连 续 式 有 一 台 破 鳞 （ 去 掉 氧 化 铁 皮 ） 机 架 和 1 台带 有 立 辊 的 可 逆 式 机 架 ； 3/4 连 续 式 则 除 上 述 机 架 外 ， 还 有 2 台 串 列 连续 布 置 机 架 ； 全 连 续 式 由 6 7 台 机 架 组 成 。 精 轧 机 组 均 由 5 7 台 连 续布 置 的 机 架 和 卷

8、取 机 组 成 。 带 钢 热 轧 机 按 轧 辊 辊 身 长 度 命 名 ,辊 身 长 度 在914mm 以 上 的 称 为 宽 带 钢 轧 机 。 精 轧 机 工 作 辊 辊 身 长 度 为 1700mm 的 ， 称 为1700mm 带 钢 热 轧 机 ， 这 种 轧 机 能 生 产 1550mm 宽 的 带 钢 卷 。 带 钢 热 轧 按 产 品 宽 度 和 生 产 工 艺 有 四 种 方 式 ： 宽 带 钢 热 连 轧 、 宽 带 钢 可逆 式 热 轧 、 窄 带 钢 热 连 轧 以 及 用 行 星 轧 机 热 轧 带 钢 1再结晶温度再 结 晶 就 是 ： 当 退 火 温 度 足 够

9、 高 、 时 间 足 够 长 时 ， 在 变 形 金 属 或 合 金 的显 微 组 织 中 ， 产 生 无 应 变 的 新 晶 粒 再 结 晶 核 心 。 新 晶 粒 不 断 长 大 ， 直 至原 来 的 变 形 组 织 完 全 消 失 ,金 属 或 合 金 的 性 能 也 发 生 显 著 变 化 ,这 一 过 程 称为 再 结 晶 。 其 中 ， 开 始 生 成 新 晶 粒 的 温 度 称 为 开 始 再 结 晶 温 度 ， 显 微 组 织 全 部 被 新晶 粒 所 占 据 的 温 度 称 为 终 了 再 结 晶 温 度 或 完 全 再 结 晶 温 度 。 再 结 晶 过 程 所 占温 度

10、范 围 受 合 金 成 分 、 形 变 程 度 、 原 始 晶 粒 度 、 退 火 温 度 等 因 素 的 影 响 。 实际 应 用 中 ， 常 用 开 始 再 结 晶 温 度 和 终 了 再 结 晶 温 度 的 算 术 平 均 值 作 为 衡 量 金属 或 合 金 性 能 热 稳 定 水 平 的 参 量 ， 称 为 再 结 晶 温 度 。 最 低 再 结 晶 温 度 =0.4Tm（ K） 其 中 ： Tm-金 属 的 熔 点 ， K-K 氏 温 度 。 影 响 冷 硬 板 再 结 (2)冷 轧 时 的 形 变 程 度 。 冷 轧 薄 板 在 冷 轧 过 程 中 的 变 形 量 大 约 为60

11、 80 ， 形 变 程 度 越 大 ， 则 内 应 力 越 高 ， 越 处 于 不 稳 定 状 态 ， 因 此 再 结晶 温 度 越 低 。 (3)加 热 速 度 。 对 于 连 续 退 火 来 说 ， 加 热 速 度 越 快 ， 即 在 不 同 温 度 下 停留 的 时 间 越 短 ， 则 再 结 晶 温 度 越 高 。 反 之 ， 再 结 晶 温 度 就 越 低 。 (4)保 温 时 间 。 如 钢 带 加 热 以 后 在 再 结 晶 温 度 下 保 温 的 时 间 较 长 ， 则 再结 晶 有 足 够 的 时 间 形 核 、 长 大 ， 再 结 晶 所 需 的 温 度 就 较 低 。 在

12、 实 际 生 产 中 ，一 般 材 料 的 再 结 晶 退 火 温 度 可 参 照 热 处 理 规 范 确 定 ， 然 后 在 实 际 中 根 据 产 品的 性 能 修 改 。 而 特 殊 材 料 的 再 结 晶 退 火 温 度 要 靠 试 验 获 得 。断裂韧性科技名词定义中文名称：断裂韧性 英文名称：Fracture toughness 其他名称：断裂韧度 定义：构件材料应力强度因子的临界值。 所属学科：机械工程（一级学科）；疲劳（二级学科）；疲劳的断裂力学分析（三级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片表征材料阻止裂纹扩展的能力，是度量材料的韧性好坏的一个定量指标。

13、在加载速度和温度一定的条件下，对某种材料而言它是一个常数。当裂纹尺寸一定时，材料的断裂韧性值愈大，其裂纹失稳扩展所需的临界应力就愈大；当给定外力时，若材料的断裂韧性值愈高，其裂纹达到失稳扩展时的临界尺寸就愈大。目录定义 断裂韧性测试方法 规律与测试 论文定义 断裂韧性测试方法 规律与测试 论文展开编 辑 本 段 定 义fracture toughness 指 材 料 阻 止 宏 观 裂 纹 失 稳 扩 展 能 力 的 度 量 ， 也 是 材 料 抵 抗 脆 性 破 坏 的韧 性 参 数 。 它 和 裂 纹 本 身 的 大 小 、 形 状 及 外 加 应 力 大 小 无 关 。 是 材 料 固

14、有的 特 性 ， 只 与 材 料 本 身 、 热 处 理 及 加 工 工 艺 有 关 。 是 应 力 强 度 因 子 的 临 界值 。 常 用 断 裂 前 物 体 吸 收 的 能 量 或 外 界 对 物 体 所 作 的 功 表 示 。 例 如 应 力 -应 变 曲 线 下 的 面 积 。 韧 性 材 料 因 具 有 大 的 断 裂 伸 长 值 ， 所 以 有 较 大 的 断 裂 韧性 ， 而 脆 性 材 料 一 般 断 裂 韧 性 较 小 。 编 辑 本 段 断 裂 韧 性 测 试 方 法压 痕 法 （ IM） ： 测 试 试 样 表 面 先 抛 光 成 镜 面 ， 在 显 微 硬 度 仪 上

15、 ， 以 10Kg 负 载 在 抛 光表 面 用 硬 度 计 的 锥 形 金 刚 石 压 头 产 生 一 压 痕 ， 这 样 在 压 痕 的 四 个 顶 点 就 产 生了 预 制 裂 纹 。 根 据 压 痕 载 荷 P 和 压 痕 裂 纹 扩 展 长 度 C 计 算 出 断 裂 韧 性 数 值（ KIC） 。 计 算 公 式 为 ： 计 算 公 式E 为 扬 氏 模 量 ， 例 如 对 于 Si3N4 系 统 一 般 取 300GPa。 公 式 中 载 荷 P 单 位 为kg, 裂 纹 长 度 C 单 位 为 mm, 显 微 硬 度 HV 单 位 为 GPa。 压 痕 法 实 例 图单 边 切

16、 口 梁 （ SENB)法在 试 样 中 间 开 一 裂 纹 ， 通 过 三 点 或 四 点 抗 弯 断 裂 测 试 ， 计 算 材 料 的 断 裂韧 性 。 SENB计 算 公 式测 试 方 法 比 较 IM 法 比 SENB 法 简 便 经 济 ， 但 测 得 的 数 据 不 如 SENB 法 可 靠 ； SENB 法 是 普 遍 公 认 的 标 准 测 试 方 法 ； 为 了 实 际 方 便 ， 要 对 IM 法 测 试 公 式 修 正 ， 使 结 果 更 接 近 SENB 法 。 编 辑 本 段 规 律 与 测 试随 着 概 率 断 裂 力 学 工 程 应 用 的 逐 步 深 入 ， 材 料 断 裂 韧 性 分 散 性 问 题 ， 已成 为 影 响 含 缺 陷 结 构 概 率 安 全 评 定 的 关 键 因 素 之 一 。 合 理 解 决 材 料 断 裂 韧 性分 散