控制轧制过程的基本原理.doc
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1、控制轧制过程的基本原理历史背景历史上,碳是提高钢的强度的最重要的化学元素,但碳对许多工艺性能如焊接性能、成型性能有不利的影响。因此,用碳强化的钢的应用受到限制。为了保证钢结构的安全性,要求钢的强度和韧性达到优良的配合,这种含碳较高的钢往往要进行成本高的热处理,如淬火加回火。为了扩大成本低的高强度钢的应用,物理冶金学家们建议用其它强化机制来替代碳的强化。图1显示,根据d-1/2规律(2),晶粒细化是同时提高强度和韧性的最有效的方法。控制轧制工艺是达到此目的的工业技术,该技术把成型过程与显微组织的控制过程结合起来。均热温度为了使加热工艺易于进行,传统方法是采用较高的均热温度。因此,轧制工艺从钢坯加
2、热开始就要控制晶粒尺寸,而且其效果是明显的。人们知道,奥氏体晶粒长大与均热温度决定于均热时要求产生的冶金反应,即使微合金化元素溶于固溶体,其原因将于下面得到解决。对于钢种而言,最低的均热温度决定于铌、碳含量。如图2所示,对于0.10%C、0.03%Nb.的钢来说,其最低均热温度为1150。形成非常稳定的TiN,如图3(3)所示,它可在相当高的均热温度下控制奥氏体晶粒尺寸。另外钛还可以夺走Nb(C、N)相中的N,形成的NbC化合物更易溶解。在钢中一般氮含量的情况下,Ti的最佳含量,即化学比含量,一般很低,低于0.02%。log(Nb)(C)=2.96-7510/TNordberg and Aro
3、nssonlog(Nb)(C+12/14N)=2.26-6770/TIrvine再结晶控制轧制钢在热变形过程中发生再结晶。控制这一过程使其发生多次再结晶可导致有效晶粒细化。应当注意每道次轧制应采用的最小变形量,否则将会发生晶粒长大,如图4(4)所示。图5(5)显示出一种典型的轧制制度可获得大约50m的平均晶粒尺寸。在有铌微合金化的情况下,可以得到更细小的晶粒尺寸。这是因为扩散控制的过程,如道次间的晶粒长大,由于铌原子的直径比-Fe原子大15.2%,扩散过程受到很大阻碍。变形前的奥氏体晶粒愈小,轧制温度愈低,每道次变形量愈大,最终再结晶后的晶粒尺寸愈小。文献6表明,如果最后三道次变形至少约25%
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