材料加工组织性能控制第三章

1、图3-l 各种轧制程序的模式图 CR-控制轧制；AcC一控制冷却图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)轧制三个阶段：控冷作用：210dkyy21BdAFATT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 轧制温度对铁素体晶粒直径、屈服点及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

2、热温度，FT为终轧温度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。控制轧制三阶段示意图和各阶段的组织变化控制轧制三阶段示意图和各阶段的组织变化图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

3、化效果。 机械性能加工方式b(N/mm2)0.2(N/mm2)5(%)(%)(Jcm2)HRC 高温控制轧制工艺常规工艺1000103085085078583560064012148384640426075404531-真应力-应变曲线由三阶段组成：第一阶段：加工硬化及软化共存，但硬化程度超过软化程度；第二阶段：发生动态再结晶。动态再结晶临界量c ：OABCnARTQZ)/exp(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。OABC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 ；(b)变形速度的影

4、响，变形温度T=1000C11 . 0s18-8不锈钢起始晶粒尺寸（D0）对高温形变组织和加工因子（Z、 、）关系的影响DD s：奥氏体的屈服应力； 1：变形量为1时的应力； ： 变形后恒温保持t时间以后再次发生塑性变形的应力值。yx=1：全部静态再结晶 ； 0 x1：x=0：奥氏体在两次热加工的间隙时间里没有任何的软化； 软化百分数：3.4.2 热变形间隙时间内钢的奥氏体再结晶行为)/()(11syx图3-6 变形量与三种静态软化类型的关系图3-8 初始晶粒直径和轧制温度对再结晶所必需的临界压下率的影响 图3-9 1050C加热，在不同温度下轧制，轧后停留时间不同对奥氏体再结晶临界变形量的影

5、响1-再结晶开始曲线，轧后停留2s；2-再结晶开始曲线，轧后停留20s；3-再结晶终了曲线，轧后停留2s；4-再结晶终了曲线，轧后停留20s图3-10 0.2%C钢与Nb钢等温再结晶的动力学曲线（实线为碳钢；虚线为铌钢） 图3-11 轧制温度、轧后空延时间对奥氏体再结晶百分数的影响 1. 1000C轧制，停留15S；2. 1000C轧制，停留2S；3. 850C轧制，停留15S；4. 850C轧制，停留2S； 奥氏体再结晶百分数正比于变形量与变形温度。图3-12 压下温度和压下率对再结晶行为和再结晶晶粒直径产生影响的再结晶区域图（）图3-14 SM50钢进行多道次轧时的组织和性能的变化转换比（

6、AF）：转变前的奥氏体晶粒直径与转变后的铁素体晶粒直径之比，与化学成分有关。晶粒细化有极限。 控制轧制过程的三个阶段及各阶段微观组织随变形而变化的示意图图3-3 不同含铌量的0.002%C-1.54%Mn钢中，铌含量对软化行为的影响实验条件：900C以l0s-1的应变速率压下69时的软化行为。图3-4 含铌或不含铌的0.002%C-1.56%Mn钢的软化行为与温度的关系图3-5 含铌0.097%的钢中，温度和含碳量对软化行为的影响从图中得出：900C和850：1000C： 图3-6 0.002%C-0.097%Nb钢、0.006%C-0.097%Nb钢、0.019%C-0.095%Nb钢于90

7、0C时，碳氮化铌应变诱发沉淀析出的过程 图3-7 0.002%C钢、0.002%C-0.097%Nb钢和0.019%C-0.095%Nb钢的再结晶速度-温度-时间和沉淀析出-温度-时间曲线的叠加 溶质铌只有在应变诱发沉淀出现时，才能起到延迟回复和再结晶作用。 图3-8(a)具有变形带的拉长晶粒，其中变形带是非再结晶区变形所产生的；(b)部分转变的晶粒组织中形成的先共析变形带的作用：提供铁素体形核点，使晶粒细化。图3-9 含0.03%Nb的钢中，晶界面积(a)和变形带密度(b)同非再结晶区压下率的关系图3-10 热轧态及热处理态钢中晶粒成核地点及所生成的晶粒组织块状(等轴的)先共析铁素体(魏氏组

8、织铁素体)图3-1 热轧条件与所得到的魏氏组织级别关系图3-5 非合金低碳钢和含Nb或V的低碳钢变形75%时的轧制温度与转变类型之间的关系图3-2 拉伸强度和冲击功同（+）区变形程度的关系(a)普碳钢；(b)含铌钢；1200C时压下率为62.5%，850C时压下率为50%，710C时的热变形压下率连续变化图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%图3-4 普碳钢、含钒钢和含铌钢中，在-区进行压下率为50%轧制时，变形体积百分数与拉伸性能的关系图3-5 0.16%C-0.3%Si-1.9%Mn钢中，变形速率为7S-1时，变形温度对

9、应力-应变曲线的影响两相区变形引起的强化取决于回复和再结晶程度，而回复和再结晶程度又依赖于变形温度、变形量、变形后冷却速率和微合金元素的添加量。不论哪个钢种和轧制方法，抗拉强度和屈服强度均随轧制温度的降低而单调地加。不论轧制类型和钢种如何，TS、YS均随压下率增加而单调增加。ssssyiyfdkfdk2121)1 (sessdprsfdCfBdATvT2121)1 ()(图7-20 （+）两相区轧制，轧制温度740C时压下率对平均直径的影响1-方案I；2-方案II变形程度增加， 晶粒变细。 轧制温度变 化引起晶粒 大小的变化。图3-25 （+）两相区轧制的Nb钢三维织构图 图3-27 各理想取

10、向的屈服强度各向异性（计算值） 两相区轧材，即使极低硫化，在以脆性断口温度为中心相当广泛的试验温度范围内也有平行于轧制面的分层。原因：带状层由100和111织构组成，100容易被压缩，111难以被压缩。 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（

11、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1）直接应用的热轧薄带钢，可以替代常规冷轧退火薄板；2）一般用冷轧用钢；3）深冲、超深冲冷轧用钢；4）铁素体区域热轧后直接退火的钢板。粗轧在尽可能低的温度下使奥氏体发生变形，以增加铁素体的形核率，精轧在铁素体区进行，随后采用较高的卷取温度，以得到粗晶粒的铁素体，降低热轧板卷的强度及硬度。 表1 SPHC钢化学成分控制 单位：%表2 铁素体轧制HC1250表3 非铁素体轧制板卷产品性能检测情况 a 常规轧制 b 铁素体轧制 常规轧制与铁素体轧制板卷显微组织比较 rr图3-6 初始奥