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控轧控冷工艺对组织和性能都有哪些影响?
发布时间:2021-11-11 浏览:
     铌、钒、钛微合金化钢的组织和力学性能,除取决于合金化和微合金化制度之外,还取决于下列控轧控冷工艺参数:钢坯加热温度、轧制温度、形变量、形变速率、终轧温度、冷却速度、终止加速冷却温度等。

控轧控冷工艺对组织和性能的影响


     1、钢坯加热温度
     在轧制前的加热过程中,如果加热温度过高,则由于在晶界上的微合金元素碳氮化物溶解,阻碍晶粒长大的作用消失,会使奥氏体晶粒急速地长大,得到粗大的原始奥氏体晶粒。但是,对于主要采用控轧控冷设计的微合金钢来说,即使原始奥氏体晶粒较粗大,通过随后的轧制和冷却的控制,可以得到细化组织。因此,加热温度的关键是保汪能够有相当数帑的微合金化元素溶解在奥氏体中,保证微合金元素形变诱导析出的数量、大小和分布。因此,奥氏体化温度应该在一个比较高的水平,以促进微合金化元素在钢中的溶解。
     有研究指出,加热温度较低时,尽管低的加热温度使更多的细小析出物被保留而未溶解,能有效地阻止奥氏体晶粒的长大,但由于减少了奥氏体中溶解的钒或铌的含量,降低了冷却后析出强化的潜能,所以钢材的届服强度和抗拉强度下降。对于V-Ti-N徽合金钢,加热温度从1250℃降至1100℃,屈服强度下降约40MPa,同时韧脆转变温度降低约15℃。
     2、轧制温度
     前面已经介绍了典型控制轧制的三个不同的轧制温度段及其组织变化。其中的不同成分钢的各温度点(如再结晶终止温度TR及Ar3等)其实并不相同。钢的再结晶区域通常是在约950℃以上的温度范围,但铌的加入可使再结晶温度提高100℃。
     在高温再结晶奥氏体区轧制时,对加热时粗化的初始晶粒反复进行轧制一再结晶使之细化,以使相变后得到细小的a晶粒,但再结晶晶粒徽细化而引起a晶粒细化的程度是有限的。相变前的晶粒直径和相变后的a晶粒直径之比称为转换比。当晶粒粗大时,此比值远远大于1,即由1个晶粒可以产生几个a晶粒;但当相变前的品粒细小时,该转换比接近于1。因此要获得极细的a晶粒,仅仅依靠轧制再结晶细化奥氏体晶粒是不够的。
     3、形变量
     在奥氏体再结晶区轧制时,再结晶是否发生与形变量有关,只有当形变量超过临界形变量时,再结晶才能发生。
     在奥氏体未再结晶区轧制时,随着形变量的增加,晶粒拉长程度增大、形变带的密度升高,相变时的铁索体形核率越高,相变后得到的a晶粒越细小。在奥氏体未再结晶区进行低温的、大压下形变轧制,是获得超细铁素体晶粒的较有效方法之一,特别是单道次大应变量形变对铁素体细化的效果更为显著。但是铁索体的晶粒达到几微米级后,细化速度会趋缓。
     4、形变速率
     在各种报道的生产或试验工艺条件下,形变速率的变化对组织和性能的影响不明显。
     5、终轧温度
     奥氏体温度区轧制时,一般随终轧温度降低,晶粒细化,强度和韧性改善。但在两相区轧制时,随终轧温度的降低,强度提高;温度过低则可能使形变硬化的先析出铁索体得不到回复,导致韧性下降。
     6、终止加速冷却温度

     对于要求轧后不同温度区间里,采用不同的冷却速度的钢而言,终止加速冷却温度对钢的强度和韧性有重要影响。在管线钢的生产中,抗拉强度随着终冷温度的降低而单调增加,但是屈服强度和低温韧性的变化与显微组织和应力一应变曲线的变化关系较复杂。

     7、冷却速度

     冷却速度越快,通过相变温度区的过冷度越大,将降低的相变温度Ar3,提高铁素体的形核速率并降低铁素体晶粒的长大速率,从而使铁素体晶粒得到细化。而当冷却速度过快时,晶牲虽然得到了细化,但是由于微合金碳氮化物析出量减少,因此强度不能得到大的提高。

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