《热轧 再结晶温度 断裂韧性及测试方法.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热轧 再结晶温度 断裂韧性及测试方法.doc（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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 1. 热轧的优点: 2. 热轧缺点:生产工艺优点与缺点 1. 热轧的优点: 2. 热轧缺点: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
2、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。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
3、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1.28mm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
4、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130300mm。板坯在加热炉中加热后,送到轧机上轧成厚1.0025.4mm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67台机架组成。精轧机组均由57台连续布置的机架和卷取机组成。带钢热轧机按
5、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
6、。再结晶过程所占温度范围受合金成分、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6080，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
7、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。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
8、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 1. 压痕法（IM） 2. 单边切口梁（SENB)法 3. 测试方法比较规律与测试 论文定义 断裂韧性测试方法 1. 压痕法（IM） 2. 单边切口梁（SENB)法 3. 测试方法比较规律与测试 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。是材料固有的特性，只与材料本身、热处理及加工工艺有关。是应
9、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，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
10、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性是一个十分复杂的问题。一方面由于冶金过程等方面的偏差，造成材料断裂韧性的分散性；另一方面由于试样几何尺寸、裂纹长度测量等试验误差，亦会导致测试结果的不确定性，还有不同
11、测试规范和标准对测试数据的处理也会导致测试结果的不确定性。若缺陷位厂焊接部位，影响因素将更加复杂。除上述原因外，还会有诸如焊接上艺、焊材、以及不同操作人员及焊后热处理等因素导致断裂韧性测试结果分散性更加严重。尽管分析和解决其分散性问题如此复杂，十分困难，然而，在对含缺陷焊接结构(尤其是工业锅炉、压力容器和管道)进行安全评定时，重点就是焊接接头区而不是母材。如何处理断裂韧性的分散忭问题已成为工程界不可回避的问题，也是概率安全评定应解决的基本问题之。 对材料断裂韧性分散性规律的研究，在理论和实践上均已取得较大进展。 Wallin分别根据Weibuli统计模型和微结构分析模型，推得基于断裂韧性尺I(
12、单位：MNm-3/2)失效准则的累积失效概率 并从理论上得到Kl服从形状参数m：为4的Weibull分布，同时指山m1不等于4是由厂测试数据不够而造成的，并且认为延性撕裂和材料非均匀性对分散性只具有较轻微的影响。这一理论建立在裂尖小范围有效体积基础上。 Slatcher将裂尖等效为多个单元的串联模型，推导出基寸：断裂韧性，J(单位：NinlTl)失效准则的累积失效概率 式中，aB中，B为试样宽度，中为常数；B2。 这一理沦基于如下假设： 1)裂纹体能被分成若干单元，任一单元的失效意味着整体失效，各单元强度彼此独立且同分布。 2)第一个失效单元的应力和应变与裂尖应力场强度，J和该单元到裂尖的垂直
13、距离r有关，仅由rJ确定。 3)第一千失效单元必须位于r和O定义的区域内(r，O为该单元的柱坐标)对任何O均有Jg(O)rJh(O)。g(O)和h(O)为o的函数，分别为该区域的内、外界限。 由式(52)可知，理论上断裂韧性服从形状参数为2的双参数威布尔分布。对充分小的试验数据集，式(5.2)比对数正态分布和威布尔分布能更好地描述断裂韧性的分布规律。 Neville提出了另一种描述断裂韧性分布的模型，该模型不用作任何假设和近似处理。由断裂韧性构成一个样本u，样本u中的子样ui由g2，J2或K1确定，g2，J2或K1分别由CTOD、JIC和Kic的测试数据计算得到。累积失效概率由如下双参数分布函
14、数表达 式中，a，b为分布参数。 Neville将该模型分别对几组断裂韧性的测试数据进行厂分析，结果表明该模型应用方便，与实测数据分布吻合较好，并略偏保守。 Hauge和Thualow分别采用Weibull分布、LogNormal分布、Slather模型以及Neville模型，对两组CTOD数据(86个母材和16个焊材)进行了统计分析，其主要结论如下： 1)两组CTOD数据并非服从形状参数为2的Weibull分布(或Slather模型)；双参数Weibull分布、LogNormal分布和Neville分布都适宜拟合这些数据。 2)90置信限的中位期望值可较好地由IogNormal分布得到；对于
15、只有三个子样时，能较好地等效于三个值十取最小值的方法；对大子样，LogNormal吻合更好。 3)对于小子样，LogNormal分布提供最为可靠的估计，Weibull分布和Neville模型在于样为3和5时由于数据不够，难以估计分布参数值。 4)数值模拟结果及拟合结果均表明LogNormal分布无论对太子样还是小于样，拟合精度足够，不是特别保守。 Mimura等对由于材料不均匀而引起断裂韧性的分散性做了分析与试验研究。经过从同一块板上取样的CharpyV型试块试验分析，提出了区别材料不均匀性导致的分散性与测试中导致的分散性的方法。1 编辑本段论文聚烯烃弹性体POE作为一种新型弹性体，具有良好的加工性能和力学性能，相比EPDM与EPR等弹性体而言对聚丙烯的增韧效果更好1。但目前尚未有文献研究POE对PP断裂韧性的影响，本文采用了一种新近发展起来的研究断裂韧性的方法基
