四辊可逆式冷轧机辊系设计

1、太原科技大学 毕 业 设 计（论 文）设计(论文)题目：四辊可逆式冷轧机的辊系设计姓 名 学院（系） 专 业 _ 年 级 _ 08级 指导教师 2011年 6月10日- 1 - 太原科技大学毕业设计（论文）任务书学院（直属系）： 时间：2011 年 6 月10 日学 生 姓 名指 导 教 师设计（论文）题目四辊可逆式冷轧机的辊系设计主要研究内容1.四辊可逆轧机选择计算。 2.辊系的设计与校核计算。3.进料规格（4×450）、不锈钢，成品规格（0.3×450）， 轧制速度120m/min，压下速度0.076mm/S 。 研究方法1运用相关基础和专业知识，在查阅相关中外文献资料

2、的基础上，提出合理的设计方案，独立进行毕业设计。2设计说明书要求内容完整、计算正确、论述简洁、文理通顺、装订整齐，且不少于2万字。 3设计图纸要求用autoCAD绘制，要能较好地表达设计意图；图面应布局合理、正确清晰、符合制图标准及有关规定。主要技术指标(或研究目标) 1设计说明书：30页 2绘制的图纸：计算机CAD 绘图（1）设备装配图（2）相关零件图 3外文参考资料翻译：相当的工作量教研室意见教研室主任（专业负责人）签字： 年 月 日 说明：一式两份，一份装订入学生毕业设计（论文）内，一份交学院（直属系）。太原科技大学毕业设计说明书目 录摘 要IIABSTRACTII第1章 绪论- 1 -

3、 1.1 冷轧机的发展概况- 1 - 1.2 四辊可逆式冷轧机的发展- 2 - 1.3 冷轧带钢生产发展与新技术- 2 - 1.3.1 冷轧带钢生产技术设备的发展- 2 - 1.3.2 冷轧窄带钢轧机的技术特点- 3 -第2章 轧辊- 5 - 2.1 冷轧轧辊的组成- 5 - 2.2 轧辊材质的选择- 5 - 2.3 辊系尺寸的确定- 6 - 2.4 轧辊力能参数计算- 7 - 2.4.1 基本参数- 7 - 2.4.2 艾克隆德方法计算轧制时的平均单位压力- 8 - 2.4.3 轧辊传动力矩- 11 - 2.5 轧辊的强度校核- 12 -第3章 轧辊轴承- 16 - 3.1 轴承的选择- 1

4、6 - 3.2 轴承寿命计算- 16 - 3.3 轧辊轴承润滑- 17 -参考文献- 18 -致谢- 19 -附录1 英文原稿- 20 -附录2 英文翻译- 25 -四辊可逆式冷轧机的辊系设计摘 要 这篇文章主要讲述了冷轧机生产与发展概述，通过运用已知参数，如钢板的厚度、宽度、轧制速度和压下速度等，对工作辊、支撑辊及相关尺寸进行了计算和校核，然后选择合适的轧辊材质和轴承，并对轴承寿命进行计算和校核。 四辊可逆式冷轧机，衔接连铸后的技术工艺，减少工艺，可实现往返可逆轧制。四辊轧机还能提供较大的轧制压力，提高软件的可轧硬度范围，实现产品规格多样化。关键词：四辊可逆式；冷连轧；工作辊 Abstrac

5、t This article is mainly about the cold rolling mill production and development overview, By using the known parameters, such as plate thickness, width, speed, rolling speed and pressure, On the work roll, support roll and the related dimensions were calculated and checked, Then select the appropria

6、te material and roller bearings, and bearing life is calculated and checked. Four-high reversing cold rolling mill, continuous casting and after the technical process of convergence and reduce the process can be realized from the reversible rolling.Also provide a larger four-high rolling mill rollin

7、g pressure, and improve software rolled hardness range, to achieve diversification of product specifications.Key Words:Four-high reversible;Cold rolling;Work roll- 35 -太原科技大学毕业设计说明书第1章 绪论1.1 冷轧机的发展概况轧机是现代钢厂中最常见的一种冶金设备。因此,轧机设备的好坏对轧钢厂的效益有很大的影响。由于冷轧带钢厚度公差要求较高，为增加轧机压下装置的反映速度，采用全液压压下装置、带钢厚度自动控制装置，以及采用快速自

8、动换辊机构，实现电子计算机控制等。冷轧钢板及带钢近年来得到较大发展。冷连轧机末架出口速度可达到2541.7m/s。为了提高产量，冷卷卷重已达到60t。一套冷连轧机产量可达到250万t。冷连轧机组是决定产物精度机能及板型的环节，机组上采用大量的先辈工艺手艺配备如酸洗轧制结合机组手艺、厚度节制手艺、动态变规格手艺、驰力节制手艺、板型节制手艺等等。此外，全氢四辊冷轧机冷连轧板带钢轧制（外冶搜索罩式退火手艺、持续式退火手艺、彩涂手艺的利用也对提高冷轧产物的机能精度起灭外主要的做用）。冷轧板带的出产工序繁多，工艺复纯，产物多样，其机组也出格多，出产也最复纯。可以这么说，今天冷轧出产分析把持了现代冶金、机

9、械、电气、化学、自节制等学科的最新成就而成为轧钢厂外能力最强、效率最高、出产过程机械化取自动化程度最先辈的工场，是轧钢出产向现代化成长的先锋。如酸洗冷连轧结合机组、罩式退火炉机组、持续退火机组、热镀锌机组、电镀锌机组、电镀锡机组、电工钢机组、彩涂机组及精零件组等等。冷轧的环节工序：一为酸洗、二为冷轧、三为热处置、四为平零。酸洗是为了去除对冷轧无害的本料钢卷概况上的氧化铁皮；冷轧是出产冷轧板带钢的环节工序；热处置正在冷轧工序外无二个做用，一是消弭冷轧带钢的加工软化和当力，软化金属，通过塑性，以便于进一步进行冷轧或其它加工。二是改善组织结构，发生所需要的晶粒大小和取向；平零是精零工序外十分主要的工

10、序，它可以或许改善带钢的机能，提高钢板的成形机能，提高钢带的平曲度及改善钢板的概况形态。冷轧板带钢的涂镀手艺则是板带钢的概况处置手艺。冷轧机工作辊的传动方式有两种，当工作辊直径较大时，可主传动，有较好的咬入条件，对于变形抗力较大而厚度较小的高碳钢、不锈钢及硅钢等，则采用支承辊传动，这样可显著地减小工作辊直径，以降低轧制压力和提高轧制精度，并可简化换辊操作，有的轧机两种方式兼有。1.2 四辊可逆式冷轧机的发展四辊式轧机是由两个较小工作辊和教的的两个支承辊组成。较小工作辊可以较少变形区接触面积，降低总轧制压力，支承辊起支撑作用，减少工作辊弯曲并加强轧机刚度。为使工作辊位置稳定，工作辊常向轧制方向偏

11、移少量距离，以防止由于轴承间隙造成轧辊中心线交叉。四辊式轧机广泛应用于热轧钢板和冷轧板带。四辊式轧机一般驱动工作辊，支承辊靠摩擦力转动，仅在冷轧薄带时四辊轧机工作辊较小，驱动支承辊。现代四辊可逆式冷轧机的生产技术发展，以提高生产力、扩大产品品种规格、提高产品质量和提高自动化装备水平为中心。四辊可逆轧机是近代中厚板轧机的一种主要型式。它集中了二辊和三辊劳特式轧机的优点，既降低了轧制压力，又大大增加了轧制刚性。因此这种轧机适合于轧制各种尺寸规格的中厚板，尤其是较宽、精度和板型要求较高的中厚板。但轧机造价较高，故国内有些厂只是作精轧机，以节省投资。六十年代后，大都采用四辊可逆式轧机生产宽带钢。四辊式

12、冷轧机由于有较细的工作辊和刚度较大的支承辊，故可采用较大压下量，产品厚度为0.22.5mm。一般选用四辊式轧机工作辊直径与成品厚度之比为10002000.四辊式可为单机架和多机架两种形式。六辊式现在已被淘汰，因为结构笨拙，调整不便，支承辊与工作辊直径比不能超过3，优越性比不上四辊式，所以未能广泛使用。80 年代末以来，随着世界小钢厂的发展，尤其是薄板坯连铸连轧技术的发展及对 热带深加工的需要，四辊可逆式冷轧机成为板带小钢厂热带深加工的主要生产设备。 其装置技术水平不断发展提高。现代串列式冷轧机及全连续冷轧机上的现代化技术， 也用于可逆式冷轧机上。并且，双机架四辊可逆式冷轧机也得到发展。现代四辊

13、可逆 式冷轧机的生产及装备技术水平远远超过传统的四辊可逆式冷轧机。1.3 冷轧带钢生产发展与新技术1.3.1 冷轧带钢生产技术设备的发展（1） 酸洗-冷轧联合机组 推拉式酸洗机组。从生产规模及经济角度考虑，与四辊可逆式冷轧机工序配套，推拉式酸洗机组是最佳选择之一，且能满足酸洗质量要求。与连续式酸洗机组比较，推拉式酸洗机组具有设备组成简单、设备重量轻、占地面积小、投资省的特点，并且操作简单，灵活，适合中、低产量的工厂选用。目前这种机组最大酸洗速度为180200m/min。机组最 大设计产量为 8090 万t。（2）板形控制技术 a.工作辊正负弯辊技术：在上下工作辊两端轴承痤内设有8个弯辊液压缸，

14、通以高压油可对工作辊进行正弯曲或负弯曲，以改变板材横向公差控制板形。b.中间辊轴向移动技术：中间辊轴向移动是六辊轧机控制板形的关键技术，通过轴 向移动量的设定与弯辊力的最佳组合可有效地控制中浪、边浪和两肋浪。c.板形仪开环控制板形技术：在机组的出口侧配置了板形测量辊、通过带材横向张 力的分布不均检测板形，曲线彩屏输出，操作者可根据带材的板形输出状况调节轧辊横移量、弯辊力或轧辊分段冷却状态，以达到理想的板形。（3）全氢罩式退火技术 因连续退火炉一次性投资大、产量高，因此四辊可逆式冷轧机一般选用全氢罩式退火炉，且罩式炉台数量增减较方便。全氢炉与氮、氢气体混合型罩式炉相比，具有 退火产品质量好、能耗

15、低、产量高的优点。因此，全氢罩式退火炉是现代四辊可逆式 冷轧机组的主要退火配套机组。此外，与现代四辊可逆式冷轧机配套的平整机组及剪切机组，无论设备本身，还是电气自动控制技术，都有很大发展。（4）带钢连铸-冷轧工艺1.3.2 冷轧窄带钢轧机的技术特点 高精度冷带钢由于要求厚差小、板形良好和表面光洁等特点，并且有很多是变形抗力大难轧制的材料，所以轧机需要有一系列相应的高技术措施来保证。这些高技术措施主要包括：先进的带材纵向公差和横向公差控制技术和精密的检测仪表等等。（1）先进的带材纵向和横向公差控制技术 全液压压下(AGC)技术：是控制带材纵向公差的主要手段。与传统的蜗轮、蜗杆结构相比，全液压压下

16、具有控制厚度公差能力强、精度高、反馈速度快的特点。现代AGC系统包括位置AGC、压力AGC、监控AGC和张力AGC等环节，并有轧辊偏心补偿和油膜补偿等功能，可按工艺要求将轧机调节成超硬特性、硬特性、自然特性和软特性等四种轧机刚度，使轧机既可进行恒辊缝轧制，又可进行恒压力轧制。(2)）精密的检测仪表 检测仪表的精度，不仅显示出带材的最终厚度和板形指标、而且是轧机自动控制的关键所在。这些检测仪表包括轧制压力测量仪，辊缝测量仪、X射线(或其它射线)测厚仪、接触式测厚仪、板形测量仪、张力计和液压压下用的位移传感器、压力传感器等等。(3) 其它先进枝术 为适应薄带轧制对小张力控制稳定的需要还配合有卷取机

17、齿轮换档技术和卷取机双电机电磁离合技术。 现代化轧机还普遍配有自动上卸卷、自动对中、在线矫直、紧急事故处理、乳化液挤干及抽吸、快速换辊等装置，并采用两级计算机控制，轧制过程基本上是在一个密闭的环境下进行的。第2章 轧辊2.1 冷轧轧辊的组成冷轧辊是冷轧机的主要部件。轧辊由辊身、辊颈和轴头三部分组成。辊颈安装在 轴承中，并通过轴承座和压下装置把轧制力传给机架。轴头和连接轴相连传递轧制力矩。工作辊和支撑辊的结构如图 3.1 所示。 2 1 (a) 工作辊结构 （b) 支承辊结构 图2.1 工作辊和支承辊的结构2.2 轧辊材质的选择 冷轧过程中，轧辊表面承受很大的挤压应力和强烈的磨损，因此，冷轧工作

18、辊应具有极高而均匀的硬度，一定深度的硬化层，以及良好的耐磨性与抗烈性。降低轧辊硬度，虽然改善抗烈性，但耐磨性降低，因此，必须正确选择轧辊表面硬度。冷轧辊用钢均多为高碳合金钢，如、等，我们这里选工作辊的材质为。轧件对冷轧工作辊巨大的轧制压力，大部分传递给支撑辊上。支撑辊既要能承受很大的弯曲应力，还要具有很大的刚性来限制工作辊的弹性变形，以保证钢板厚度均匀。轧机支撑辊的表面肖氏硬度一般为HS45左右。目前为提高板厚精度与延长轧辊的寿命，支撑辊硬度有提高的趋势。支撑辊常用钢号为 、及 我们这里选支撑辊材质为。2.3 辊系尺寸的确定1） 辊身长度L及直径D的确定辊身长度L应大于所轧钢板的最大宽度 bm

19、ax ，即 （2-1）式中的a视钢板宽度而定，a=100400mm。当b=4001200mm时，a=50100mm，现 bmax =450mm，取 a=100mm，所以 L =bmax+a=450+100=550mm。四辊轧机的辊身L确定后，根据经验数据来确定支承辊直径，取， 所以 对于支承辊传功的四辊轧机，一般取 ，现取则 2） 轧辊辊颈尺寸和的确定。 使用滚动轴承时，由于轴承外径较大，辊径尺寸不能过大，一般近似地取 则 ； ； ； ； ；3）轴头尺寸的确定选择万向轴头，工作辊尺寸：， ， 支承辊尺寸: mm mm mm mm mm2.4 轧辊力能参数计算2.4.1 基本参数见图2.2图2.

20、2 变形区几何图形轧辊直径，毫米(mm)；轧辊半径，毫米(mm)； 轧制后轧件高度，毫米(mm)；轧制前轧件高度（或称厚度），毫米(mm)； 压下量（或称绝对压下量），毫米(mm)；咬入角，；咬入弧（接触弧）水平投影长度，毫米(mm)；已知mm， mm 轧制速度为v=2.983m/s。取，则 mm mm 2.4.2 艾克隆德方法计算轧制时的平均单位压力(1)变形阻力变形阻力是材料本身抵抗塑性变形的能力，影响变形阻力的因素除材料的化学成分外，主要是变形条件（变形温度，变形速度与变形程度）的影响，它与应力状态无关。计算公式为 (2-2)式中t轧制温度，；C含碳量，；Mn含锰量，； Cr含铬量，。由

21、材质为铸铁，得知，代入等式(2-2)得(2)变形速度相对变形（变形程度）对时间的导数，即单位时间内的相对变形量称为变形速度，用表示。计算公式为 (2-3)式中轧制速度，；轧制前后轧件的高度；轧辊半径。由已知条件得代入等式(2-3)得：mm/s(3)轧制压力轧制总压力等于单位压力及单位摩擦力在合力作用方向上的投影沿接触弧的积分和。由于大多数情况下金属作用在轧辊上的总压力是垂直方向，或着倾斜不大。因此可以近似地认为金属作用在轧件上的总压力等于其垂直分量，即等于单位压力及单位摩擦力的垂直分量沿接触弧的积分。艾克隆德方法提出了计算轧制时的平均单位压力，公式为 (2-4)式中 考虑外摩擦对单位压力的影响

22、系数轧制材料在静压缩时变形阻力，；轧件粘性系数；变形速度，其中系数为 (2-5)式中摩擦系数。建议采用下式计算：对钢轧辊；对硬面铸铁轧辊，t为轧制温度；此处选择铸铁轧辊，可得出将已知参数值，代入等式(2-5)得轧件黏度系数 (2-6)式中C考虑轧制速度对的影响系数 ，其值见表3.1。表2.1 轧制速度与系数的关系轧制速度vm/s系数此处，所以系数。代入等式(2-6)得：平均单位压力由已知条件得，代入等式(2-4)得 轧制力 (2-7)式中接触面积。接触面积 (2-8)式中 mm简单轧制不考虑宽展，所以 mm将，代入等式(2-8)得由已知条件，代入等式(2-7)得N 2.4.3 轧辊传动力矩驱动

23、一个轧辊的力矩为轧制力矩与轧辊轴承处摩擦力矩之和。计算公式为 (2-9) (2-10) (2-11)式中 轧制力；轧制力力臂，即合力作用线距两个轧辊中心连线的垂直距离；轧辊轴承处摩擦圆半径；轧辊直径；轧辊轴颈直径；合力作用点的角度；轧辊轴承摩擦系数。选滚动轴承：将mm代入等式(2-11)得变形区长度mm，总压力作用点在接触弧上的作用点在接触弧中心。简单轧制除了轧辊给轧件的力外，没有其他外力，所以两个轧辊对轧件的法向力，和摩擦力 ，的合力，必然是大小相等，方向相反，且作用在一条直线上，该直线垂直于轧制中心线，轧件才能平衡，所以 mm；由已知条件得：mm， N代入等式(2-9）得2.5 轧辊的强度

24、校核设计轧机时，通常是按工艺给定的轧制负荷和轧辊参数对轧辊进行校核，由于对影响轧辊强度的各种因素（如温度应力、残余应力、冲击载荷值等），很难准确计算，为此，设计时对轧辊的弯曲和扭转一般不进行疲劳校核，而是将这些因素纳入轧辊的安全系数中（为了保护轧机其他重要部件，轧辊的安全系数是轧机各部件中最小的）。为防止四辊板带轧机轧辊辊面剥落，对工作辊和支承辊之间的接触应力应该做疲劳校验。四辊轧机，由于有支承辊，给轧辊计算带来了新的特点。首先是工作辊与支承辊之间有弯曲载荷的分配问题，其次是工作辊与支承辊之间存在着相当大的接触应力。四辊轧机的支承辊径与工作辊径之比一般在1.52.9范围内。显然，支承辊的抗弯断

25、面系数较工作辊大得多，即支承辊有很大的刚性。因此轧制时的弯曲力矩绝大部分由支承辊承担，在计算支承辊时，通常按受全部轧制力的情况考虑。由于四辊轧机一般是工作辊传动，因此对于支承辊只需计算辊身中部和辊颈断面的弯曲应力。图2.3 四辊轧机支承辊计算简图支承辊的弯曲力矩和弯曲应力分布见图3.2，在辊颈的11断面和22断面上的弯曲应力均应满足强度条件，即 (2-12) (2-13) 式中 P总轧制压力； 1-1、2-2断面的直径； 1-1、2-2到断面支反力P/2处的距离； 许用弯曲应力。由于在计算轧辊强度时未考虑疲劳因素，故轧辊的安全系数n=5，轧辊的许用应力可参考以下数据：对于合金锻刚轧辊，当强度极

26、限750 时，许用应力Rb=1415对于铸铁轧辊，当=350400时，许用应力Rb=78辊身中部3-3断面的弯曲应力 (2-14)式中 两个压下螺丝的中心距(mm)； 以重车后的最小直径代入。将mm、mm，N，mm，mm，mm代入(3-19)、(3-20)、(3-21)得在计算时，认为支承辊两个轴承支反力间的距离 等于两个压下螺丝的中心距，而且把工作辊对支承辊的压力简化为均布载荷。由于支承辊承受弯曲力矩，故工作辊只考虑扭转力矩，即只计算扭转端的扭转应力。扭转应力 (2-15) 式中 作用在一个工作辊上的最大传动力矩； 工作辊传动端的扭转断面系数()。四辊轧机在工作时，支承辊与工作辊两圆柱面之间

27、有很大的接触应力，在计算轧辊时，应对此交变局部应力进行疲劳强度校验。见图3.4。图2.4 轧辊接触应力与深度的关系半径方向产生的法向正压力在接触表面的中部最大，其值可按赫茨方程式求得 (2-16) 式中 加在接触表面单位长度上的负荷； 、相互接触的两轧辊的半径；、 与轧辊材料有关的系数。,式中 、 两轧辊材料的泊松比和弹性模量。一般取=0.3，则公式(2-15)可简化为 (2-17) 将=43，GPa，mm，mm代入(2-16)得此应力虽然很大，但对轧辊不致产生很大的危险，因此在接触区，材料的变形近似于三项压缩状态，能承受较高的应力。在接触区还存在切应力，为保证轧辊表面不产生疲劳破坏，应小于许

28、用值。 (2-18) 将代入(2-17)得支承辊辊面硬度为4550Hs，所以许用应力=61第3章 轧辊轴承3.1 轴承的选择 轧辊轴承分滚动轴承和滑动轴承两大类。滚动轴承包括双列球面滚子轴承、四列圆锥滚子轴承和多列圆柱滚子轴承。滑动轴承包括液体摩擦轴承和开式滑动轴承。其中液体摩擦轴承又分为动压轴承、静压轴承和静动压轴承。开式滑动轴承又分为开式金属瓦轴承和开式非金属瓦轴承。轧辊轴承是轧机的主要部件之一，和一般用途轴承相比，轧辊轴承有以下一些工作特点：（1） 工作负荷大。通常轧辊轴承的单位压力比一般用途的轴承高25倍，甚至更高。而PU值是普通轴承的320倍。（2） 运转速度差别大。高速线材轧机的速

29、度可达140m/s以上，而有的轧制速度仅有0.2m/s。（3） 工作环境恶劣。热轧时有冷却水和氧化铁皮飞溅，而且温度高；冷扎时的工艺润滑剂与轴承润滑剂容易相混。因此，对轴承的密封损失有较高的要求。轧辊轴承是轧钢工作机中的重要部件。由于各类轧机的工作条件与情况差别很大，因而必须采用不同类型的轴承。轧辊轴承在径向尺寸受限制的情况下，承受很大的轧制力。因此，轧辊用的轴承都是多列的，此处选四列圆锥滚子轴承。选工作辊轴承型号为3810/630，；选支承辊型号为3820/1060，3.2 轴承寿命计算计算轴承寿命要求符合轴承的实际寿命，必须准确地确定负荷。当量动负荷与轴承寿命之间的关系可用下式表示： (3

30、-1)其中： c轴承额定动载荷N，p当量动负荷N,n轴承的转速，寿命指数（球轴承 =3，滚子轴承 =）。根据轧制速度，可推算轴承转速： 其中： 工作辊直径 支承辊直径 工作辊转速 支承辊转速 代入数据得： 工作辊： 满足安全条件，设计可用。支承辊： 满足安全条件，设计可用。3.3 轧辊轴承润滑 工作辊：全部采用脂润滑 支承辊：轴向轴承采用脂润滑 径向轴承采用油润滑参考文献1 黄庆学，肖宏，孙斌煜.轧钢机械设计M.北京：冶金工业出版社，2007.62 张小平，秦建平.轧制理论M.北京：冶金工业出版社，2006.11.：172202.3 赵松筠，唐文林.型钢孔型设计（第2版）M.北京：冶金工业出版

31、社，2000.4.5 黎景全.轧制工艺参数测试技术（第2版）M.北京：冶金工业出版社，1996.6 王海文.轧钢机械设计M.北京：机械工业出版社，1983.7 黄庆学，梁爱生.高精度板带轧制技术M.北京：冶金工业出版社，2002.8 刘宏民.三维轧制理论及应用M.北京：科学出版社，1998.9 王廷簿.金属塑性加工学M.北京：机械工业出版社，1998.10 邹家祥.轧钢机现代设计理论M.北京：冶金工业出版社，1991.11 王国栋.板形控制和板形理论M.北京：冶金工业出版社，1986.12 梁爱生，孙斌煜，李玉贵，杨晓明.轧钢生产新技术600问M.北京：冶金工业出版社，2005.13 黄华清，

32、轧钢机械M.北京：冶金工业出版社，1986.致谢随着该毕业论文的完成，我的大学生活也将尘埃落定。本论文是在朱琳老师的细心指导下完成的。从论文的选题、设计、数据处理直至撰写，恩师倾注了大量的心血。在整个设计过程中，我获得了独立思考和学习的能力和发现问题、分析问题、解决问题的能力。恩师渊博的知识、严谨的治学态度、求实创新的工作作风和乐观向上的谨慎风范，令我肃然起敬，成为比知识更为重要的财富。在设计过程中，通过运用三年来所学的知识，老师的指导，同学的帮助和查阅大量的资料，使自己受益匪浅，对于我这个即将踏上工作岗位的学生来说，这次设计不仅是我的毕业设计，它也是我步入社会参加工作的第一份答卷。同时冶金机

33、械教研室的各位老师们在我三年的学习、生活也中给了我无微不至的关怀和鼓励。我在学习中取得的进步和获得的成果，都离不开各位老师的谆谆教诲。在此，我要向辛勤培育我三年的老师们致以最崇高的敬意和最诚挚的感谢。附件1 英文原稿附录2 英文翻译冷轧对304不锈钢结构与性能的影响 摘 要 本文探讨了室温下塑性变形对冷轧304不锈钢的拉伸性能的影响。对其微结构，铁磁性和硬度也进行了研究。该材料厚度压下量估计高达50。结果表明，马氏体相变的形成显然导致了钢的强度大大加强。拉伸强度，屈服强度和硬度，被发现随着冷轧百分比（CR）增加，有高达45的增幅。结果发现，拉伸强度与维氏硬度比为常数，单位MPa，经过研究冷轧比

34、例约为三。此外，由于硬度的变化，抗拉强度的百分比从0CR提高到50。 在45CR和50CR之间产生的塑性变形对试样钢的抗拉强度和屈服强度的影响可以忽略。大于45%CR时对硬度有轻微的影响。从这样的结果中可以得出结论，304不锈钢经历了这样的塑性变形程度的全硬状态。关键词：奥氏体不锈钢；冷轧；磁性马氏体；马氏体相变1.简介 众所周知，奥氏体不锈钢不能通过热处理硬化。另一方面，冷或热加工（图纸，轧制，锻造等）可以使这种不锈钢硬化。对于奥氏体不锈钢，要求更大的塑性变形，高要求的加工压力和进一步的变性材料。这种现象被称为应变（或工作）硬化，是由于位错运动增加与变形的密度增大困难造成的。在常温和较低温度

35、下，奥氏体不锈钢的变形行为是复杂的。这种可变能力普遍归咎于与稳定度有关的马氏体相变。当奥氏体不稳定时，少部分转变为马氏体，这大大增加了其机械强度。相比之下，一个高度稳定的奥氏体将限制该合金的应变硬化(Lacombe et al., 1993)。形变诱导或应变诱发马氏体的形成是奥氏体不锈钢的独特功能。朗读显示对应的拉丁字符的拼音两种类型的马氏体可以自发的形成奥氏体不锈钢。这是体心立方马氏体和六角密排马氏体。马氏体具有铁磁性，因此，顺奥氏体不锈钢变形后成为铁磁(Reed, 1962)。朗读显示对应的拉丁字符的拼音这种热力学相比相相对稳定。这种相形式在低碳18 / 8不锈钢冷加工相的相形式之前。在高

36、变形下，随着马氏体相变的增加，先前形成的阶段数量减少。高水平的变形相占主导地位(Rouseauetal.,1970；Mongonon and Thomas,1970；Tavresetal.,2003)。Llewellyn and Murray (1964)研究了室温下扎制的影响与奥氏体不锈钢的商业等级之间的关系。证明表明，301型加工硬化率最高，因为它冷轧应变诱发大量的马氏体相变时具有最低的稳定形式。相反，316和310类型在该审查范围内最稳定。因此，这些钢经历了加工硬化率最低阶段。至于304不锈钢类型，它表现出中间的加工硬化率。Brickner (1968)比较了301和304型无染色钢的应

37、力应变曲线。他发现，304型更稳定，应变硬化远远不如301不锈钢。Irvine (1961)发现，高达35的马氏体张紧力并不影响0.2的实验应力。超过35的马氏体存在前张紧力，试验证明，随着马氏体含量的增加，0.2的影响增大。一些奥氏体不锈钢的拉伸力随着一些马氏体前张紧力的增加，呈线性增加。根据方程(Pickering, 1976)：拉伸强度其中Tc为计算抗拉强度与此有关的化学成分，M是马氏体的百分比。Lula (1986)报告说，304不锈钢冷轧已经引起了屈服和拉伸强度大幅增加。再冷加工中，屈服和拉伸强度分别发现以同样的速度改变。延性在轧制开始的时候急剧减少。在此之后，减少的幅度被认为是较低

38、的。按照赖特的发现，(Roger, 1985) 304不锈钢维氏硬度在冷轧（高达25）的初始阶段加倍。对这种钢材的进一步冷加工（50）已经提出了只有7的硬度值。在目前的试验中，对塑性变形和拉伸性能几经有了一个广泛的认识，而且美国钢铁学会对拉伸性能对含有约0.058C的304不锈钢硬度的影响的调查。2.实验过程 在这项工作中所使用的材料（奥氏体型304不锈钢）的化学成分如表.1所示。在退火状态下，304不锈钢板的厚度为8毫米，相当于一些冷加工的完全退火状态。对钢板进行切片处理为175毫米×60毫米×8毫米，在1100下进行热处理90分钟，然后冰盐水淬火分解一些碳化物，还有在同

39、等条件下的最初的材料。该解决方案的塑性变形带是由退火在室温下冷轧产生的。板块经过单机架可逆式轧机连续冷轧温度降低。该产品在轧辊之间不可逆轧制，通过压缩使其厚度减少，从而得到合适的冷轧百分比（即5，10，50）。拉伸试样通过线切割进行加工，其中是原标距长度和是原始横截面面积。拉伸测试是在室温下用了5毫米/分钟十字头速度为200KN全自动机器(Gald-abini Sun 120 type)。三个试样为一组进行冷轧测试。 维氏硬度通过使用60毫米的式样进行了20毫米的数据测量(Albert Gnehm type)。还对每个试样在不同位置的厚度进行了显微硬度测量。对马氏体相变的体积分数决心用测量拉力

40、试验之前和之后的铁素体含量（Ficherscope）的设备。对微观结构的调查，用光学显微镜(Olympus BX60m)和扫描电子显微镜(JEOL.JSM-5610LV)。3.结果与讨论张力试验共进行了33个样本。这些样本（包括未变形试样）的11种应力应变结果显示在图. 1。对于选择11例的标准是根据断裂方面的标距长度的中心位置。期间选择的所有拉伸试验试样断裂几乎都在标距长度的中心。朗读显示对应的拉丁字符的拼音图. 1清楚地表明了轧制变形对304不锈钢应力应变曲线的影响。塑性变形对不锈钢的加强所起的作用是显而易见的。冷轧对屈服强度，抗拉强度和延展性的影响百分比如图. 2所示。图.1 变形和未变

41、形的样本的应力应变曲线表.1 304不锈钢在本实验中使用的化学成分元素wt.%C0.058Mn2.000Cr18.700Si0.500Ni8.000S0.023P0.026FeBalance表.2 平均收益率和拉伸强度和硬度的冷轧304不锈钢变化02585791880.443.0854476492080.693.12105707582510.753.02156227942780.782.86207438843050.842.90258279453300.872.863092610003360.932.9835100910583500.953.0240109311473850.952.98451

42、26112794070.983.1450126012854190.983.07图.2 冷轧对304不锈钢拉伸性能的影响。图.3 冷轧对304不锈钢维氏硬度的影响。图.2指出，冷轧以相同的速度大幅增加了304不锈钢的屈服和拉伸强度。两条曲线图.2所示。平整约45%CR。这种停滞不前可能表明，冷轧对45至50CR之间的钢的屈服强度和拉伸强度的影响可以忽略。这一结论与以前的结果不符。(Llewellyn and Murray, 1964; Lula, 1986)。图.2还表明，由于冷轧百分比的增加，屈服强度与拉伸强度之间的距离越来越窄，即屈服强度/抗拉强度从冷轧开始的0.69增加到45CR的0.98

43、。见表2。延性的延伸率按如下路径代表相反的强度。这种冷轧钢的延展性解决方案，退火试样比45%CR试样大约高7倍。 冷轧百分比对维氏硬度的影响见图. 3。图中的每个点代表沿轧制方向的轧制平面平均值为10的读数。以同样的趋势观察，硬度是衡量垂直于轧制方向（即在横向方向）的厚度的标准。这种结果与凯恩等人取得的结果矛盾（2004年）。他们发现，对304不锈钢冷轧样品来说，其表面硬度值比截面区域高。然而，他们发现通过冷轧，这两个面的硬度值均增加。值得一提的是，在目前的研究中，以MPa为单位的平均拉伸强度与平均维氏硬度的比率被发现有三中测试结果，见图. 4。此外，数据显示，拉伸强度百分比从0CR提高到50

44、CR，与硬度的相同。即从以上结果，可以认为，抗拉强度和屈服强度和硬度变化的原因，冷轧百分比可能是一个主要因素，而且奥氏体不锈钢冷变形形成马氏体。图.4 抗拉强度和维氏硬度之间的关系。图. 5 冷轧和马氏体含量对304不锈钢轧制张力的影响。对于冷加工对马氏体不锈钢的形成已经进行了许多的研究。见例如(Peguetetal，2007； Garciaetal，2000；Amitava Mitraetal，2004)。关于马氏体量可以引入相同类型的不锈钢，并获得等量的塑性变形，曾有过矛盾的文献。然而，据报道，形成马氏体的数量强烈依赖于温度和性质，还有形变速率(Bressanelliand，Moskowi

45、tz，1966)。图. 6 光学显微镜（400 ×）冷轧后对304不锈钢于：（a）10，（b）40，和（c）50的厚度减少。考虑到两项材料混合定律，用下列熟悉的方程式来描述(Huang et al., 1989): 其中1和V1是马氏体的强度和体积分数。2和V2非奥氏体转变的强度和体积分数。根据这个公式，奥氏体向马氏体的逐步转变一定会增加不锈钢合金的强度。这同意Davies and Magee (1971)的报告说，马氏体的结构和组织与奥氏体和马氏体之间的相对强度有关。此外，使用上述混合物中的相关定律可知，随着马氏体含量的增加，力学性能提高，似乎是合理的，如果我们比较图. 5（这表明

46、冷轧对马氏体的形成和前后张力测试的影响）与图. 2。人们可以假设，在拉伸试验中，屈服和抗拉强度增幅也关系到马氏体的比例增长。微观结构分析表明，高达约10CR（即变形的初始阶段），不锈钢冷轧效应导致粗大奥氏体晶粒内形成小群磁性马氏体，见图. 6a。在这个阶段，前期形成的少量马氏体，由于冷轧，这可能不会对合金的拉伸性能有影响。然而，在这个阶段观察抗拉强度和屈服强度的增加，主要是由于张力引起的塑性变形。随着进一步的变形，即在中间阶段（CR10），马氏体的晶核形成和长大。在奥氏体晶体破坏的情况下马氏体的体积分数增加，晶界有一部分产生错位，见图. 6b。由于这种后期的结果，屈服强度和抗拉强度的增加几乎与

47、冷轧呈线性关系。图. 5表明，钢中含有的马氏体总量，实际上是实验前马氏体和（按冷轧成形）在拉伸试验过程中产生的马氏体含量的总和。在拉伸试验过程中形成的马氏体的比例可视为常数。其值达10左右，这可根据图. 5的结果确定。这个常量不断增加，不论试验前冷轧马氏体的比例高达40CR。然而，在较低的比例下（高达约20CR），由于张力引起的塑性变形比冷轧产生的马氏体多的多。当冷轧比例增加超过40，由张力产生的马氏体量不再是常数，会随着CR%的降低而降低。因此，通过对45%冷轧处理的304不锈钢进行观察，张力试验对马氏体型转变的变形影响不大（见图. 5）。以及对马氏体形成的净影响基本和冷轧一致。 图.7 3

48、04不锈钢板的扫描电镜切片在显微镜纵向滚动的方向显 示显微组织演变的连续阶段：（a）0和（b）40的厚度减少。在这个阶段，马氏体含量率的急剧变化被发现和304不锈钢强度的大幅增加一样。此外，该材料严重变形，可能会造成奥氏体相和马氏体相环环相扣，从而使两相晶界消失了，见图. 6c。这个阶段的钢的特点是以全硬状态描绘出屈服强度和极限抗拉强度曲线如图.2所示。冷轧的严重性也可以由图中. 7的SEM显微照片看到。这清楚地表明，晶粒沿轧制方向被高度拉长。当冷轧在45至50%之间时304不锈钢产生的全硬态现象的原因可能是冷轧或拉伸试验中产生的马氏体相变。如果由于拉伸试验形成的马氏体的比例，被假定为常数，试

49、样钢的强度和硬度随着CR%增加。当304不锈钢冷轧到约45时，马氏体体积分数高到足以防止由于张力变化形成新的马氏体。因此，这种钢已经达到饱和阶段，尽管观察到先前马氏体的比例大幅度增加，但没有额外的强度。以前的调查工作(Ravi Kumar et al, 2004)显示，通过冷轧304不锈钢产生的高变形量（90%CR）使马氏体体积分数可能高达56%。在这个变形量下，奥氏体相变由主要阶段变为次要阶段。然而，为了确认正在处理的304不锈钢的这一结论，冷轧应该高于50%CR。4结论（1）调查发现，304不锈钢试样的屈服和拉伸强度以同样的速度随着CR%的增加而逐渐增加。屈服强度和拉伸强度之比的增加与冷轧

50、CR%和高度的增加一致。（2）平均拉伸强度与维氏硬度的比率范围在2.86和3.14之间。（3）轧制马氏体量随着CR%增加，拉伸试验过程中形成的马氏体量被证明与增加到40%CR无关。（4）在冷轧低比例下（高达约20），马氏体总量多数被认为是由于拉伸实验，而在较高的比例下(>25% CR)，实验前马氏体量被发现占主导地位。（5）当304不锈钢经历了实验前马氏体后，可以通过拉伸负荷引入大量的马氏体。这个百分比会影响结果，应该予以考虑。考虑到马氏体的作用不容忽视，最好是事先引入马氏体（在目前的研究中发现约45）临界值，以通过机械测试限制新马氏体的形成。因此，对钢材性能的净影响主要是由于前马氏体。致谢首先，作者要衷心感谢利比亚高等教育部以博士奖学