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1、材料加工组织性能控制(第三章)控制控制轧制制(Controlled rolling)：热轧过程中通程中通过对金属加金属加热制度、制度、变形制度和温度制度的合理控形制度和温度制度的合理控制，使制，使热塑性塑性变形与固形与固态相相变结合，合，获得得细小晶小晶粒粒组织，使，使钢材具有材具有优异的异的综合力学性能的合力学性能的轧制制新工新工艺。TMCP(Thermo Momechanical Controlled Processing)： 图3-l 3-l 各种各种轧制程序的模式制程序的模式图 CR-CR-控制控制轧制；制；AcCAcC一控制冷却一控制冷却低温低温轧制的制的优点：点：细化化铁素体晶粒。
2、素体晶粒。3.1.2 铁素体晶粒尺寸的控制素体晶粒尺寸的控制3.1.2.1 铁素体晶粒尺寸的素体晶粒尺寸的计算式算式 奥氏体相奥氏体相变过程示意程示意图奥氏体晶奥氏体晶粒直径粒直径铁素体晶核按抛素体晶核按抛物物线规律律长大的大的速度常数速度常数 铁素体晶粒素体晶粒的形核速率的形核速率 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（：由加工硬化（变形）奥氏体相形）奥氏体相变得到的得到的铁素体晶素体晶粒比相同尺寸的未粒比相同尺寸的未变形奥氏体或再形奥氏体或再结晶奥氏体相晶奥氏体相变后得后得到的到的铁素体晶粒要素体晶粒要细得多。得多。原因：原因：（1）变形使奥氏体的晶界上形成了形
3、使奥氏体的晶界上形成了许多台多台阶 （2）变形奥氏体除了在晶界上生成形奥氏体除了在晶界上生成铁素体晶核以外，原来素体晶核以外，原来奥氏体中的退火奥氏体中的退火孪晶晶边界以及由于界以及由于变形而形成的形而形成的变形形带，也，也是是铁素体的形核基地。素体的形核基地。 冷却速度冷却速度对铁素体晶粒尺寸的影响素体晶粒尺寸的影响（1）细化相化相变前的奥氏体前的奥氏体晶粒；（晶粒；（2）在）在细化奥氏体化奥氏体晶粒的前提下，晶粒的前提下，进一步使奥一步使奥氏体氏体处于加工硬化状于加工硬化状态；（3）在相）在相变温度区温度区间加速加速冷却。冷却。 合金元素的作用（微合金元素作用合金元素的作用（微合金元素作用
4、时再再讲）3.1.3 3.1.3 控制控制轧制的制的类型型控制控制轧制方式示意制方式示意图(a) 奥氏体再奥氏体再结晶区控晶区控轧；(b) 奥氏体未再奥氏体未再结晶区控晶区控轧；(c) ( + )两相区控两相区控轧 （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。（2）奥氏体未再结晶区控制轧制(又称为型控制轧制)条件：950CAr3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
5、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）。控制控制轧制三制三阶段示意段示意图和和各各阶段的段的组织变化化 再再结晶与未再晶与未再结晶型控晶型控轧示意示意图3.1.4 控制轧制工艺特点(1)(1)控控制制加加热温温度度： 加加热温温度度决决定定轧制制前前奥奥氏氏体体晶晶粒粒的的大大小，温度越低晶粒越小，温度越低晶粒越细。低温加低温加热优点：点： （1）避）避免奥氏体晶粒免奥氏体晶粒变粗
6、大。粗大。（2）缩短延短延迟冷却冷却时间，粗粗轧和精和精轧几乎可几乎可连续进行。行。缺点：（缺点：（1）要减小板坯的）要减小板坯的厚度。（厚度。（2）含）含铌钢中中铌未未固溶，达不到固溶，达不到预期的析出期的析出强化效果。化效果。(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：一般低碳一般低碳结构构钢终轧温度：温度：830 C或者更低些。或者更低些。轧制含制含Nb钢：控制在：控制在750 C左右左右 。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：(+) 两相区轧
7、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。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：(3) 控制变形程度 (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。3.1.5 控制轧制的实质图3-3 3-3 多道次多道次轧制制时轧制温度的影响制温度的影响( (实验室数据室数据) )钢，各道次，各道次压下率下率2020，9 9个道次个道次轧制到制到20mm20mm 轧制温度制温度变化范化范围( (开始一开始一
8、结束束) )为200200 C C 图3-4 3-4 轧制温度制温度对铁素体晶粒直径、屈服点及断口素体晶粒直径、屈服点及断口转变温度的影响温度的影响( (系系钢) ) 加加热温度温度终轧温度温度(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78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（后面讲）。3.1.6 控制轧制的效应表3-1 36CrSi钢用控轧工艺和用常规工艺后的机械性能 机械性能机械性能加工方式加
9、工方式 b(N/mm2) 0.2(N/mm2) 5(%) (%) (Jcm2)HRC高高温温控控制制轧制制工工艺常常规工工艺1000 1030850 850785 835600 64012 14838 4640 4260 7540 4531-冷加工与高温变形：3.2 钢的奥氏体形的奥氏体形变与再与再结晶（晶（I型控制型控制轧制）制）热变形形过程中的奥氏体再程中的奥氏体再结晶行晶行为3.2.1.1 动态再再结晶晶OABC真真应力力-应变曲曲线由三由三阶段段组成：成：第一第一阶段（段（OA段）：段）：高温小高温小变形形时奥氏体奥氏体结构构发生两个方面的生两个方面的变化：化： 加工硬化及材料的加工硬
10、化及材料的软化。化。特点：特点：OAOABC第二第二阶段：段：发生生动态再再结晶。晶。(AB段段)临界界变形量形量 : c AB曲线的最大应力值p(或s)、T之间可用Zener-Hollomon因子Z表示：温度温度补偿变形速率因子形速率因子变形活化形活化能能气体常数气体常数绝对温度温度常数常数应力指数力指数第三阶段，两种情况：1）连续动态再结晶条件：cr 图3-3Q235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；(b)变形速度的影响，变形温度T=1000C3.2.1.2 动态再结晶的控制（1）动态再结晶发生条件动态再结晶难发生的原因：发生动态再结晶的条件：c影响动态再
11、结晶临界变形量的因素：1）变形温度和变形速度；2）钢的化学成分，如奥氏体型Fe-Ni-Cr合金的c 比纯的-Fe大得多；3）材料的初始晶粒尺寸的影响。18-8不不锈钢起始晶粒尺寸（起始晶粒尺寸（D0）对高温形高温形变组织和加工和加工因子（因子（Z、 、 ）关系的影响）关系的影响（2）动态再结晶的组织动态再结晶是一个混晶组织，平均晶粒尺寸只由加工条件（变形温度、变形速率）决定。变形温度低、变形速率大，则愈小。动态再结晶是存在一定加工硬化程度的组织。3.2.2 热变形间隙时间内钢的奥氏体再结晶行为静静态再再结晶：形晶：形变停止后停止后发生的再生的再结晶晶过程。程。 静静态回复：回复：作用？作用？(
12、1)应力力应变曲曲线图1 1000，5s-1时不同道次不同道次间隔隔时间的双道次的双道次应力力-应变曲曲线（2）静）静态再再结晶晶动力学曲力学曲线 X 静静态再再结晶率，晶率，%； m第一道次卸第一道次卸载时对应的的应力力值，MPa； 0第一道次塑性第一道次塑性变形形时的屈的屈服服应力力值，MPa； r第二道次第二道次热压缩时的屈服的屈服应力力值，MPa。图2 静静态再再结晶率各晶率各应力力值的确定的确定图3-8 3-8 原始晶粒直径和原始晶粒直径和轧制制温度温度对再再结晶所必需的晶所必需的临界界压下率的影响下率的影响 SiMn钢临界界变形量小，原始晶形量小，原始晶粒度和粒度和变形量的影响也小
13、。形量的影响也小。3.2.3 静静态再再结晶的控制晶的控制（1） 静静态再再结晶的晶的临界界变形量形量影响影响临界界变形量的因素：形量的因素：1)变形温度、原始奥氏体晶粒度、微形温度、原始奥氏体晶粒度、微合金元素。合金元素。 与与SiMn钢比，比，Nb钢的再的再结晶晶临界界变形量明形量明显增大。增大。2）变形后的停留时间变形后停留时间长，再结晶所需要的临界变形量就小。图3-9 1050 C加加热，在不同温度下，在不同温度下轧制，制，轧后停留后停留时间不同不同对奥氏体再奥氏体再结晶晶临界界变形量的影响形量的影响1-再再结晶开始曲晶开始曲线，轧后停留后停留2s；2-再再结晶开始曲晶开始曲线，轧后停
14、留后停留20s；3-再再结晶晶终了了曲曲线，轧后停留后停留2s；4-再再结晶晶终了曲了曲线，轧后停留后停留20s(2) 静态再结晶速度1）热加工工加工工艺的影响：的影响：变形量形量 、变形速度形速度 、变形后的停留温度形后的停留温度 回复和再回复和再结晶速度晶速度 ； 2）微量元素将）微量元素将强烈地阻止再烈地阻止再结晶的晶的发生。生。影响因素：影响因素：图3-10 0.2%C钢与与Nb钢等温再等温再结晶的晶的动力学曲力学曲线（实线为碳碳钢；虚；虚线为铌钢） (3) 静态再结晶数量 图3-11 3-11 轧制温度、制温度、轧后空延后空延时间对奥氏体再奥氏体再结晶百分数的影响晶百分数的影响 1.
15、 1000 C轧制，停留制，停留15S；2. 1000 C轧制，停留制，停留2S；3. 850 C轧制，停制，停留留15S；4. 850 C轧制，停留制，停留2S； 奥氏体再结晶百分数随变形量与变形温度的增加而增加。微合金元素对静态再结晶数量的影响：1)抑制奥氏体再结晶。2)和不含微合元素的钢相比，在同样变形条件下，再结晶数量减少，奥氏体平均晶粒尺寸增大。(4) 再结晶区域图作用：划分：三个区域，即再结晶区、部分再结晶区和未再结晶区。图3-12 压下温度和下温度和压下率下率对再再结晶行晶行为和再和再结晶晶粒晶晶粒直径直径产生影响的再生影响的再结晶区域晶区域图试验用试样：由由该阶梯梯试样可可获得
16、一次得一次轧制后不同制后不同变形程度形程度（10%80%，辊缝：7.2mm）下的再）下的再结晶晶组织。 动态再再结晶晶实验方法：方法： 试验钢再再结晶晶规律研究律研究试验工工艺试验结果与分析：1）变形量对奥氏体再结晶百分数的影响图3.2 试验用用X70W管管线钢在在T=1100时的再的再结晶金相照片晶金相照片110%；220%；330%；440%；2）变形温度对奥氏体再结晶百分数的影响（）图3.3 X70W管管线钢变形温度形温度对再再结晶百分数的影响晶百分数的影响图3.4 试验用用X70W管管线钢在在T=850时的再的再结晶金相照片晶金相照片110%；220%；330%；440%；图3.4 试
17、验用用X70W管管线钢在在T=850时的再的再结晶金相照片晶金相照片550%；660%；770%；880%X70W钢再结晶区域图图2 静静态再再结晶率各晶率各应力力值的确定的确定 X 静静态再再结晶率，晶率，%； m第一道次卸第一道次卸载时对应的的应力力值，MPa； 0第一道次塑性第一道次塑性变形形时的屈的屈服服应力力值，MPa； r第二道次第二道次热压缩时的屈服的屈服应力力值，MPa。3.3 未再结晶区奥氏体的变形3.3.1 再结晶的延迟晶粒晶粒细化有极限。化有极限。 图3-1 热轧态及及热态普碳普碳钢中，相中，相变瞬瞬间前的前的 晶粒尺寸与晶粒尺寸与 、 相相变率（率（ 晶粒尺寸与晶粒尺寸
18、与 晶粒尺寸的比晶粒尺寸的比值）之）之间的关系的关系(1) 0.10%C-0.25Si%-1.4%Mn钢；(2)0.05%.C-0.25%Si-1.20%Mn钢转换比（比（AF）：）：转变前的奥氏体晶粒前的奥氏体晶粒直径与直径与转变后的后的铁素素体晶粒直径之比，与体晶粒直径之比，与化学成分有关。化学成分有关。控制控制轧制制过程的三个程的三个阶段及各段及各阶段微段微观组织随随变形而形而变化的示意化的示意图特点：特点： 晶粒伸晶粒伸长，晶内，晶内产生形生形变带，此形，此形变带可起到可起到 晶核晶核生成晶界面的作用。生成晶界面的作用。总结：由未再结晶变形的转变比由已再结晶的无变形转变所生成的晶粒要细
19、得多，得到变形非常重要。可以通过变形后抑制或延迟再结晶的进行来实现。延迟回复和再结晶的因素有两个：（放第4章讲）1)合金元素；2)温度。3.3.2 变形带的形成和作用图3-8(a)具有具有变形形带的拉的拉长 晶粒，晶粒，其中其中变形形带是未再是未再结晶区晶区变形所形所产生的；生的；(b)部分部分转变的晶粒的晶粒组织中形中形成的先共析成的先共析 变形带的作用：提供提供铁素素体形核点，使晶粒体形核点，使晶粒细化。化。影响变形带的因素：1)变形量：变形30时，迅速增加。2)变形温度：变形带密度几乎不受未再结晶区变形温度的影响（超过1000C时，迅速减少）。图3-9 3-9 含含0.03%Nb0.03
20、%Nb的的钢中，中， 晶界晶界面面积(a)(a)和和变形形带密度密度(b)(b)同未再同未再结晶区晶区压下率的关系下率的关系常规热轧和控制轧制在组织转变上的区别：前者的晶粒全部在晶界处成核，后者则在晶粒内部和晶界成核。对成核率而言，变形带等价于晶界，意味着一个晶粒可以被变形带分割成几个小的部分。图3-10 热轧态及及热处理理态钢中中 晶粒成核地点及所生成的晶粒成核地点及所生成的 晶粒晶粒组织图3-12表明，未再结晶区轧制变形30的工具钢中，珠光体相变的成核地点不同：a)相变初期，珠光体优先于晶界成核；b)随着变形的进行，珠光体在退火孪晶界和晶界处均发生成核；c)珠光体于变形带上成核；d)珠光体
21、于晶粒内部成核。 3.4 变形后奥氏体向铁素体的转变（1）从再结晶奥氏体晶粒生成铁素体晶粒特点：铁素体晶粒在奥氏体晶界上生成，在晶内不成核。生成的铁素体魏氏组织的形成取决于：钢的化学成分（C含量在0.150.5% 之间易形成魏氏组织）；奥氏体晶粒的大小（奥氏体晶粒小于5级）和冷却速度（快）。加快冷却速度可以细化铁素体晶粒，改善材料的力学性能，条件：不产生魏氏组织。块状(等轴的)先共析铁素体(魏氏组织铁素体)图3-1 热轧条件与所得到的魏氏条件与所得到的魏氏组织级别关系关系（2）从部分再结晶奥氏体晶粒生成铁素体晶粒部分再结晶奥氏体晶粒由两部分组成：再结晶晶粒：特点：未再结晶晶粒：特点：存在问题：
22、铁素体不均匀，对强度、韧性的影响：解决方法：多道次轧制，产生形变带，转变后也可得到细小的铁素体晶粒。 奥氏体向铁素体转变可分成以下类型：IA型：热轧后奥氏体发生再结晶，转变前粗化，转变时易形成魏氏组织铁素体和珠光体。IB型：热轧后奥氏体发生再结晶，转变前晶粒度6级，铁素体晶核在奥氏体晶界上形成，获得具有等轴铁素体与珠光体的均匀组织。再结晶型的控制轧制。型：热轧温度低，热轧后变形的奥氏体晶粒不发生再结晶，铁素体在刚轧完后就在变形带边界处和晶界处成核，形成细小的等轴晶粒。随后在奥氏体晶内也形成多边形的铁素体晶粒和珠光体。型转变中不形成魏氏组织和上贝氏体。未再结晶型的控制轧制。铁素体细化的程度：型I
23、B型过渡IA型，型最细。3.5 变形条件对奥氏体向铁素体转变温度Ar3的影响3.5.1 变形条件对Ar3温度的影响两种情况：1）在奥氏体再结晶区变形造成奥氏体晶粒的细化，影响Ar3温度；2）在奥氏体未再结晶区变形造成变形带的产生和畸变能的增加，影响Ar3温度。形形变诱导相相变： （1）加热温度的影响：原始奥氏体晶粒愈粗大，Ar3温度愈低。图3-6 3-6 初始奥氏体晶粒度初始奥氏体晶粒度( (加加热温度温度) )和和变形量形量对A Ar3r3温度的影响温度的影响 ( (轧制温度制温度900900 C )C )(2) 轧制温度的影响图3-7 变形温度形温度对Ar3的影响的影响（3）变形量的影响高
24、温变形时：低温变形时：低温大变形，形变诱导相变的结果。 图3-8 3-8 含含铌16Mn16Mn钢的的道道次次变形形量与量与A Ar3r3的关系的关系 ( (加加热温度温度11801180 C ，20min)20min)Nb钢在再在再结晶温度以下晶温度以下变形形对C曲曲线的影响，加的影响，加热温度温度为1250 C 880 C， 30%变形；形；-无无变形形（4）冷却速度的影响冷却速度，Ar3 。有无变形，规律相同。在同样的冷却速度下，变形使Ar3 ，其影响是随冷却速度的提高而增大。图3-9 冷却速度冷却速度对Ar3的影响的影响（加加热温温度度1200， 没没有有形形变试样的的相相变温温度度）
25、； -870轧制制形形变30%30%试样的的相相变温度温度贝氏体氏体转变以以扩散型与共格散型与共格型型转变的混合机制的混合机制发展的。展的。变形使形使连续转变时的的贝氏体氏体转变开始开始温度上升，温度上升，缩短了孕短了孕育期。育期。转变结束的温度曲束的温度曲线向右下方移向右下方移动，表明，表明变形使形使贝氏体氏体转变结束束阶段段变慢。慢。 变形使珠光体形使珠光体转变加速，加速，从而使从而使钢的淬透性的淬透性变坏。坏。 3.5.2 变形条件形条件对奥氏体向珠光体、奥氏体向珠光体、贝氏体氏体转变的影响的影响应变初期，流初期，流变应力迅速增力迅速增加，随后加，随后缓慢增加，最后达慢增加，最后达到某一
26、到某一稳定定值。曲。曲线中没有中没有峰峰值应力，意味着力，意味着稳态区域区域发生的是生的是动态回复而不是回复而不是动态再再结晶。在加工硬化区晶。在加工硬化区产生胞状生胞状组织。在在稳定区定区则产生生亚晶粒并相晶粒并相应地地发生生动态回复。回复。3.6 两相区控制轧制3.6.1 铁素体的变形与再结晶3.6.1.1 铁素体素体热加工中的加工中的组织变化化铁素体素体为体心立方体心立方结构，构，层错能能较高，高，容易容易进行位行位错的攀移和交滑移的攀移和交滑移过程。因程。因此在此在热加工加工过程中易于程中易于发生生动态回复，回复，而且而且动态回复可以完全和回复可以完全和应变硬化相平硬化相平衡，从而使衡
27、，从而使应变能能难以达到使以达到使铁素体素体发生生动态再再结晶的水平，因而在晶的水平，因而在热加工加工过程中一般是不易程中一般是不易发生生动态再再结晶的。晶的。铁素体素体热加工加工时的的动态软化方式是：化方式是：3.6.1.2 在变形间隙时间里铁素体发生的组织变化铁素体在素体在变形的形的间隙隙时间里也将里也将发生静生静态回复和再回复和再结晶晶软化化过程。程。产生静生静态再再结晶晶: : s s（ s s ：静：静态再再结晶晶临界界变形形量）量） 形形变量量对铁素体静素体静态再再结晶晶50%所需所需时间的影响的影响 st3.6.2 （ + ）两相区的）两相区的变形行形行为两相区控制两相区控制轧制
28、的目的：制的目的：1)变形体积百分数一定时，性能与变形程度的关系图3-2 拉伸拉伸强度和冲度和冲击功同（功同（ + ）区）区变形程度的关系形程度的关系(a)普碳普碳钢；(b)含含铌钢 b s脆性脆性转变温度温度图3-3含铌钢微观组织与（+）区压下率的变化关系(a)和(b)压下率为0%；(c)和(d)压下率为30% 区区变形：形：仅产生由低位生由低位错密度等密度等轴晶粒晶粒组成的微成的微观织；两相区两相区变形：生成一种混形：生成一种混合晶粒合晶粒组织：变形形 转变成成多多边 晶粒及晶粒及变形形 依依赖回回复复转变成胞状成胞状组织和和亚晶晶粒。粒。等等轴 亚晶粒晶粒图3-4 普碳普碳钢、含、含钒钢
29、和含和含铌钢中，在中，在 - 区区进行行压下率下率为50%轧制制时，变形形 体体积百分数与拉伸性能的关系百分数与拉伸性能的关系2)一定一定变形程度下，性形程度下，性能随能随变形形 体体积分数的分数的变化关系化关系每一种每一种钢的屈服和的屈服和拉伸拉伸强度均随度均随变形形 体体积百分数百分数变化化而成而成线性地增加，性地增加，但普碳但普碳钢比含比含铌钢或含或含钒钢的增加幅的增加幅度要小些。度要小些。 3.6.3 两相区轧制时组织和性能的变化3.6.3.1 两相区控制轧制时钢材的强韧性能变化(1)温度的影响 再再结晶晶轧制制+两相区两相区轧制制未再未再结晶晶轧制制+两相区两相区轧制制（2）压下量的
30、影响不不论轧制制类型和型和钢种如何，种如何，TS、YS均随均随压下率增加而下率增加而单调增加。增加。3.6.3.2 （+）两相区控制轧制时强韧化的定量关系强度关系式：式中i-内摩擦应力；d-大角度晶粒直径；fs-亚晶占的体积分数；ky-仅由大角度晶浪构成时y跟晶粒直径相关的系数；ks-全部组织由亚晶粒构成时y跟亚晶粒直径相关的系数；ds-亚晶粒直径。韧性关系式：式中T-由化学成分决定的值；A、B、C-常数；-由亚晶界存在位错引起的硬化量；de-亚晶粒集团尺寸（有效晶粒直径），并ddeds；p-沉淀强化；d-位错强化。3.6.4 （+）两相区轧制时显微组织的变化（1）微）微观组织未相未相变的的
31、晶粒更加拉晶粒更加拉长，在晶内形成形，在晶内形成形变带。相相变后的后的 晶粒在受晶粒在受压缩时在晶粒内形成在晶粒内形成亚结构。构。在在轧后冷却后冷却过程中，前者程中，前者发生相生相变成成为微微细的多的多边形晶粒，后者成形晶粒，后者成为内部包含内部包含亚晶粒的晶粒的 晶粒。晶粒。（2）铁素体晶粒尺寸（ + ）两相区）两相区轧制，制，轧制制温度温度740 C时压下率下率对 平平均直径的影响均直径的影响变形程度增形程度增加，加， 晶粒晶粒变细。轧制温度制温度变化引起化引起 晶粒晶粒大小的大小的变化。化。3.7.4 （ + ）两相区）两相区轧材的材的织构和分构和分层3.7.4.1 （ + ）两相区）两
32、相区轧材的材的织构和各向异性构和各向异性图3-25 （ + ）两相区）两相区轧制的制的Nb钢三三维织构构图 图3-27 各理想取向的屈服各理想取向的屈服强度各向异性（度各向异性（计算算值） 3.7.4.2 分层两相区两相区轧材，即使极低硫材，即使极低硫化，在以脆性断口温度化，在以脆性断口温度为中心相当广泛的中心相当广泛的试验温度温度范范围内也有平行于内也有平行于轧制面制面的分的分层。原因：原因：带状状层由由100和和111织构构组成，两种成，两种织构构变形形难易程度不同。易程度不同。 温度显微组织强度缺口韧性屈服强度加工硬化析出硬化转变温度ESA100析出物的数量（100）织构第I阶段950C
33、再结晶区由于反复的再结晶而细化dr=2040m低（取决于晶粒尺寸）00高（取决于晶粒尺寸）高无无第II阶段950CAr3不发生再结晶的区晶粒被拉长导入变形带和位错使晶粒细化低（取决于晶粒尺寸）00低（取决于晶粒尺寸）高微量无第III阶段Ar3（+）区晶粒不再进一步细化，析出硬化和（100）织构的产生高（晶粒尺寸和其它的影响）少量大量极低（晶粒尺寸和其它的影响）低大量形成表3-2控制轧制三个阶段的物理性能变化3.8 铁素体区控制轧制3.8.1 概述为什么提出铁素体轧制？铁素体区热轧的两个关键：（1）在铁素体区精轧及终轧；（2）良好的热轧润滑条件。铁素体区轧制特点：粗轧在奥氏体区进行，粗轧后完成奥
34、氏体向铁素体的转变，精轧在铁素体区进行。图3-12 ELC和和ULC-Ti钢的的变形抗力形抗力图3-13 碳含量碳含量对铁素体区素体区轧制后制后(终轧温度：温度：800 750C ，卷曲温度：，卷曲温度：700 650C )的断面屈服的断面屈服强度和度和韧性性的的影响影响3.8.2 铁素体轧制适宜的参数（1）铁素体轧制适应的产品（2）铁素体轧制工艺要求1）直接）直接应用的用的热轧薄薄带钢，可以替代常，可以替代常规冷冷轧退火薄板；退火薄板；2）一般用冷）一般用冷轧用用钢；3）深冲、超深冲冷）深冲、超深冲冷轧用用钢；4）铁素体区域素体区域热轧后直接退火的后直接退火的钢板。板。粗粗轧在尽可能低的温度
35、下使奥氏体在尽可能低的温度下使奥氏体发生生变形，形，以增加以增加铁素体的形核率，精素体的形核率，精轧在在铁素体区素体区进行，随后采用行，随后采用较高的卷取温度，以得到粗晶粒高的卷取温度，以得到粗晶粒的的铁素体，降低素体，降低热轧板卷的板卷的强度及硬度。度及硬度。 3.8.3 成分对热轧深冲板的影响表表1 SPHC1 SPHC钢化学成分控制化学成分控制 单位：位：% %成分成分标准准C CSiSiMnMn不大于不大于P PS S内控内控0.050.050.040.040.180.18 0.300.30 0.0150.0150.0080.0083.8.4 热轧工艺及润滑条件的影响图图3-14 3-
36、14 传统热轧传统热轧工工工工艺艺和新的和新的和新的和新的铁铁素体区素体区素体区素体区润润滑滑滑滑轧轧制工制工制工制工艺艺的比的比的比的比较较（1）精轧入口和终轧温度终轧温度一般控制在温度一般控制在73010。碳含量碳含量为0.04%的低碳的低碳钢，入口温度，入口温度应控制控制在在850 800。原因：原因：1）的温度在的温度在867左右；左右；2）铁素素体体较奥氏体奥氏体软，在，在800变形不会引起形不会引起轧机机负荷的荷的过高高变化。化。（2）卷取温度卷取温度过高：使带钢晶粒粗大，影响产品力学性能；温度过低：加大卷取功率，且不易卷紧。卷取温度设定在69010。有利于利用轧后余热使带卷实现再
37、结晶退火。（3）压下量大道次压下率的热轧退火板的r值明显高于小道次压下率的热轧退火板的r值。（4）润滑条件图3-15 采用采用润滑和不采用滑和不采用润滑滑时板材板材r值的的变化化a-轧制温度和制温度和润滑条件滑条件对IF钢热轧退火板退火板值的影响；的影响；b-冷冷轧退火退火钢板在板在铁素体区素体区热轧时采用采用润滑和不采用滑和不采用润滑滑时r值的的差差别无无润滑：随着剪切滑：随着剪切应变的增大，的增大， 110110 的密度增大，的密度增大， 111111 密度减小，密度减小，板厚方向上存在板厚方向上存在织构的不均匀性，在构的不均匀性，在再再结晶晶过程程结束之后仍然存在，束之后仍然存在，r r
38、值不不高。有高。有润滑：表滑：表层部位的部位的 110110 密度密度减小，整个板厚方向上的减小，整个板厚方向上的轧制制织构构变得均匀，得均匀， 111111 织构构组分占有分占有优势，使，使r r值提高。提高。 图图3-17 3-17 摩擦系数摩擦系数 与与热轧热轧退火板材退火板材r r值值之之间间的关系的关系图图3-18 3-18 热轧润热轧润滑滑对对AKAK钢钢和和IFIF钢变钢变形行形行为为的影响的影响表2 铁素体轧制试验序号序号钢号号规格格mmmmReLReLRmRmA A1 1SPHCSPHC2.3*12502.3*125019019030530545.045.02 2SPHCSP
39、HC2.3*12502.3*125018518528028030.030.03 3SPHCSPHC2.3*12502.3*125018018030030042.542.54 4SPHCSPHC1.8*12501.8*125019019029029032.532.55 5SPHCSPHC1.8*12501.8*125018018028028042.042.06 6SPHCSPHC3.0*12503.0*125018518528528544.044.0最大最大19019030530545.045.0最小最小18018028028030.030.0平均平均18518529029039.039.0表3
40、 非铁素体轧制板卷产品性能检测情况 序号序号钢种种规格格ReLReLRmRmA A1 1SPHCSPHC2.50*12502.50*125032032039039041.541.52 2SPHCSPHC2.50*12502.50*125032532539039041.541.53 3SPHCSPHC2.50*12502.50*125023523532032035.035.04 4SPHCSPHC2.50*12502.50*125024524533033036.036.05 5SPHCSPHC2.30*12502.30*125027527536536546.046.06 6SPHCSPHC2.0
41、0*12502.00*125029029036536545.045.07 7SPHCSPHC1.80*12501.80*125032032039539538.038.08 8SPHCSPHC1.60*12501.60*125030030037537537.037.0最大最大32532539539535.035.0最小最小23523532032046.046.0a 常常规轧制制 b 铁素体素体轧制制 常常规轧制与制与铁素体素体轧制板卷制板卷显微微组织比比较 对于超低碳热轧深冲钢板：（1）加入充分的Ti或Nb使再结晶温度提高，此时在铁素体未再结晶区轧制变得容易，轧制织构与冷轧板相似；（2）决定再结晶织构最重要的冶金因素是热轧过程中固溶C含量，如果通过添加Ti或Nb和采用适当的热轧条件使固溶C量为零，则可获得高的；（3）热轧时必须有良好的润滑条件。图图3-19 3-19 通通通通过过限制限制限制限制终轧终轧道次的固溶碳含量改道次的固溶碳含量改道次的固溶碳含量改道次的固溶碳含量改进热轧进热轧薄板的深冲性能薄板的深冲性能薄板的深冲性能薄板的深冲性能
