控轧控冷对普碳钢组织性能影响的研究

总第２８３期２０１９年第７期ＨＥＢＥＩＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹＴｏｔａｌＮｏ.２８３２０１９ꎬＮｕｍｂｅｒ７控轧控冷对钢板质量的影响王丽云ꎬ王㊀俊ꎬ王丽霞ꎬ侯㊀蕾ꎬ张振兴ꎬ赵文革(河钢集团唐钢公司中厚板材有限公司ꎬ河北唐山０６３０００)摘要:针对微合金化的低合金高强度结构钢Ｑ３９０Ｂ的性能特点ꎬ设计了４种控轧控冷方案ꎬ研究了第二相析出的时机和形态ꎬ以及对钢板表面质量的影响ꎮ结果表明:采用ＣＲ＋ＡＣＣ轧制工艺ꎬ二次开轧温度ɤ８６０ħꎬ终轧温度７８０~８３０ħꎬ终冷温度６１０~６５０ħꎬ并开启后段强冷模式ꎬ生产的板材综合力学性能最佳ꎮ同时认为Ｐ㊁Ｓ㊁Ｏ等杂质元素的富集及其夹杂物是造成钢板表面裂纹的首要原因ꎬ通过控制出钢温度㊁保护浇注等措施ꎬ钢板表面裂纹率由０.３１％降至０.１７％ꎮ关键词:微合金钢ꎻ控轧ꎻ控冷ꎻ夹杂物ꎻ表面裂纹中图分类号:ＴＧ１４２.１㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ文章编号:１００６－５００８(２０１９)０７－００４５－０５ｄｏｉ:１０.１３６３０/ｊ.ｃｎｋｉ.１３－１１７２.２０１９.０７１２ＩＮＦＬＵＥＮＣＥＯＦＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤＲＯＬＬＩＮＧＡＮＤＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤＣＯＯＬＩＮＧＯＮＳＴＥＥＬＰＬＡＴＥＱＵＡＬＩＴＹＷａｎｇＬｉｙｕｎꎬＷａｎｇＪｕｎꎬＷａｎｇＬｉｘｉａꎬＨｏｕＬｅｉꎬＺｈａｎｇＺｈｅｎｘｉｎｇꎬＺｈａｏＷｅｎｇｅ(ＨｅａｖｙＰａｔｅＣｏ.ꎬＬｔｄ.ｏｆＨＢＩＳＧｒｏｕｐＴａｎｇｓｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙꎬＴａｎｇｓｈａｎꎬＨｅｂｅｉꎬ０６３０００)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍｉｃｒｏａｌｌｏｙｅｄｌｏｗａｌｌｏｙｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔｅｅｌＱ３９０Ｂꎬｆｏｕｒｓｃｈｅｍｅｓｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｒｏｌｌｉｎｇａｎｄｃｏｏｌｉｎｇｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ.Ｔｈｅｔｉｍｉｎｇａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄｐｈａｓｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓｈｅｅｔａｒｅｔｈｅｂｅｓｔｂｙａｄｏｐｔｉｎｇＣＲ＋ＡＣＣｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓꎬｃｏｎｔｒｏｌ￣ｌｉｎｇｓｔａｒｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄｒｏｌｌｉｎｇɤ８６０ħꎬｆｉｎｉｓｈｉｎｇｒｏｌｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ７８０~８３０ħꎬａｎｄｆｉｎ￣ｉｓｈｉｎｇｃｏｏｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ６１０~６５０ħꎬａｎｄｏｐｅｎｉｎｇｔｈｅｓｔｒｏｎｇｃｏｏｌｉｎｇｍｏｄｅｉｎｂａｃｋｓｅｃｔｉｏｎ.ＡｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅꎬｉｔｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔｏｆｉｍｐｕｒｉｔｙｅｌｅｍｅｎｔｓｓｕｃｈａｓＰꎬＳꎬＯａｎｄｔｈｅｉｒｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓａｒｅｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｃａｕｓｅｏｆｐｌａｔｅｓｕｒｆａｃｅｃｒａｃｋ.Ｂｙｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔａｐｐｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇｐｏｕｒｉｎｇꎬｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｒａｃｋｒａｔｅｏｆｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｆｒｏｍ０.３１％ｔｏ０.１７％.ＫｅｙＷｏｒｄｓ:ｍｉｃｒｏ－ａｌｌｏｙｅｄｓｔｅｅｌꎻｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｒｏｌｌｉｎｇꎻｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｃｏｏｌｉｎｇꎻｉｎｃｌｕｓｉｏｎꎻｓｕｒｆａｃｅｃｒａｃｋ收稿日期:２０１８－１２－２８作者简介:王丽云(１９８２－)ꎬ女ꎬ工程师ꎬ２００７年毕业于河北理工大学金属材料工程专业ꎬ现在河钢集团唐钢中厚板材有限公司从事技术质量方面的工作ꎬＥ－ｍａｉｌ:２６３０７０１７７＠ｑｑ.ｃｏｍ０㊀引言㊀㊀Ｎｂ㊁Ｔｉ是现代钢铁产品生产中被广泛应用的微合金元素ꎬ结合ＴＭＣＰ工艺可大幅提高产品的强度㊁冲击韧性及焊接性能ꎮ微合金化主要是通过细化奥氏体及最终组织的晶粒ꎬ并形成弥散分布的析出相颗粒来达到强化目的ꎮＴＭＣＰ作为一种降低合金消耗㊁降低成本的有效手段ꎬ该技术在热轧带钢㊁中厚板㊁棒线材及Ｈ型钢工业生产中得到了广泛的应用[１]ꎮ㊀㊀本文通过研究微合金化低合金高强度钢在控轧控冷过程中第二相的析出行为及其相互关系ꎬ制定最终生产工艺ꎬ保证钢板表面质量及物理性能ꎮ１㊀试验材料及方案１.１㊀试验材料㊀㊀试验钢种为低合金高强度结构钢Ｑ３９０Ｂꎬ化学成分见表１ꎮ５４总第２８３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＨＥＢＥＩＹＥＪＩＮ表１㊀Ｑ３９０Ｂ钢的化学成分ｗｔ％Ｔａｂ.１㊀ＣｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＱ３９０Ｂｓｔｅｅｌｗｔ％元素ＣＳｉＭｎＰＳＮｂＴｉ含量０.１４~０.１８０.１２~０.２５１.４５~１.５５<０.０２０<０.０１００.０２５~０.０４００.０１０~０.０２５㊀㊀按照表１中的成分进行冶炼ꎬ采用步进式加热炉四段加热ꎬ均热段温度１２２０~１２６０ħꎬ双机架轧制ꎬ成品厚度７０ｍｍꎮ对比控轧控冷工艺对钢板性能及表面质量的影响ꎮ１.２㊀控轧控冷工艺的选择㊀㊀控制轧制的核心在于细化奥氏体和最终组织的晶粒ꎮ根据Ｑ３９０Ｂ钢种的性能特点ꎬ粗轧阶段选用奥氏体再结晶型轧制工艺ꎬ精轧阶段采用奥氏体未再结晶型控轧工艺[２]ꎮ㊀㊀粗轧阶段在自发的再结晶区域轧制ꎬ是变形与再结晶同时进行的阶段ꎮ利用粗轧机轧制力大的有利条件ꎬ在高温区采取尽可能大的道次压下量ꎬ提高道次变形量ꎬ以增加奥氏体再结晶数量ꎬ细化晶粒ꎮ㊀㊀精轧阶段在奥氏体未再结晶的区域轧制ꎬ此阶段采用大的道次变形量ꎬ达到细化铁素体晶粒和珠光体球团尺寸的目的ꎬ总变形率大于等于３５％~６０％ꎮ㊀㊀轧后控制材料的冷却速度可以细化相变前的奥氏体组织ꎬ阻止或延迟碳化物在冷却过程中过早析出ꎬ使其在铁素体中弥散析出ꎬ提高强度ꎮ同时减小珠光体团的尺寸ꎬ细化珠光体片层间距ꎬ改善钢材包括塑性㊁韧性等在内的综合力学性能[３]ꎮ为了方便对比ꎬ制定了４种控轧控冷方案ꎬ如表２所示ꎮ表２㊀控轧控冷方案Ｔａｂ.２㊀Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｒｏｌｌｉｎｇａｎｄｃｏｏｌｉｎｇｓｃｈｅｍｅ方案轧制工艺二次开轧温度/ħ终轧温度/ħ终冷温度/ħ水组数ＡＣＣ冷却方式１号ＣＲ＋ＡＣＣɤ９００７８０~８３０－０空冷２号ＣＲ＋ＡＣＣɤ９００８００~８４０６４０~６８０８~１２前段３号ＣＲ＋ＡＣＣɤ８６０７８０~８３０６１０~６５０１０~１４中段４号ＣＲ＋ＡＣＣɤ８６０７８０~８３０６１０~６５０１０~１４后段(强冷区域)２㊀物理性能及组织分析２.１㊀相变机理㊀㊀随着冷速的增加ꎬ变形条件下的先共析铁素体含量逐渐减少ꎬ形状为沿奥氏体晶界析出的仿晶型细条状ꎮ冷却速度越大ꎬ铁素体晶粒越细小ꎬ数量也越少ꎮ这是由于冷速的提高ꎬ奥氏体中的缺陷相应增加ꎬ使贝氏体铁素体形核区相应增加ꎬ致使组织细化ꎮ形变促进了连续冷却时的铁素体相变ꎬ使相变开始和结束温度均提高ꎬ铁素体转变曲线向左上方移动ꎮ提高冷速抑制了长程扩散ꎬ降低了界面迁移和组织长大速率ꎮ同时ꎬ在较高的冷速下ꎬ先共析铁素体(包括多边形铁素体㊁针状铁素体等)和贝氏体组织的长大过程受到抑制ꎬ使得最终显微组织变得更细小均匀[４]ꎮ㊀㊀由于钢中含有Ｎｂ㊁Ｔｉ等微合金元素ꎬ使过冷奥氏体的稳定性提高ꎬＮｂ㊁Ｔｉ均为强碳化物形成元素ꎬＴｉ形成不易固溶的ＴｉＮꎬＮｂ形成Ｎｂ(ＣꎬＮ)ꎬ在连续冷却相变中增加了贝氏体铁素体的形核点ꎬ扩大贝氏体相变区ꎮ而且在变形中对位错具有钉扎作用ꎬ提高了钢板的强度[５]ꎮ２.２㊀物理性能对比㊀㊀分别制取４种方案的拉伸试样ꎬ并进行力学性能测试ꎬ结果如图１所示ꎮ㊀㊀由图１可知ꎬ４种轧制方案所得试样的屈服强度３６６~４５３ＭＰａꎬ抗拉强度５４２~６９２ＭＰａꎬ断后伸长率２４.５％~２９％ꎬ均符合产品性能要求ꎻ随着冷却强度的提高ꎬ在强度提升的同时ꎬ伸长率没有明显下降ꎮ其中ꎬ４号方案试样的屈服强度㊁抗拉强度和断后伸长率均优于其他方案试样ꎬ因此ꎬ采用后段冷却模式可以获得最佳的综合力学性能ꎮ６４河北冶金㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年第７期图１㊀力学性能对比Ｆｉｇ.１㊀Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ２.３㊀金相组织对比㊀㊀分别制取４种轧制工艺的金相试样ꎬ经过磨制后用４％的硝酸酒精浸蚀ꎬ在光学显微镜下观察金相组织ꎬ结果如图２所示ꎮ图２㊀不同工艺条件下试样的金相组织(５００ˑ)Ｆｉｇ.２㊀Ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓａｍｐｌｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ(５００ˑ)㊀㊀由图２可以看出ꎬ１号工艺采用空冷ꎬ最终组织由多边形铁素体和珠光体构成ꎮ２号㊁３号工艺采用ＡＣＣ前部＋中部冷却模式ꎬ最终组织晶粒比空冷模式明显变小ꎮ４号工艺采用后部冷却方式ꎬ最终组织主要由铁素体＋贝氏体组成ꎮ可以发现ꎬ随着冷却速度的增大ꎬ高温相变组织(ＰＦ㊁Ｐ)逐渐减少ꎬ低７４总第２８３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＨＥＢＥＩＹＥＪＩＮ温相变组织(ＡＦ㊁Ｂ)增多ꎮ由于相变强化的作用使得试验钢强度提高ꎬ同时随冷速增大晶粒尺寸逐渐减小ꎬ实现了细晶强化ꎮ细晶强化既有利于提高钢板的强度ꎬ也有利于韧性的提高ꎮ㊀㊀此外ꎬ对比１号和４号工艺可知ꎬ采用轧后水冷模式ꎬ最终得到的组织仍然以铁素体为主ꎬ且晶粒更加细小ꎮ因此ꎬ在提高试验钢的强度的同时ꎬ断后伸长率并没有降低ꎮ３㊀表面质量影响３.１㊀表面裂纹㊀㊀４种轧制方案整体表面质量良好ꎬ有个别钢板出现表面裂纹ꎬ具体形貌如图３所示ꎮ主要原因为钢中添加微量Ｎｂ元素可显著提高再结晶温度㊁细化晶粒ꎬ有利于提高钢的工艺性能及使用性能ꎬ但降低钢的高温塑性ꎬ增加铸坯表面的裂纹率ꎮ同时ꎬ钢中杂质元素的存在ꎬ破坏了基体连续性ꎬ也增加了铸坯表面裂纹产生的几率ꎮ图３㊀钢板表面裂纹Ｆｉｇ.３㊀Ｓｕｒｆａｃｅｃｒａｃｋｏｆｓｔｅｅｌｐｌａｔｅ㊀㊀在钢板裂纹处取样ꎬ经过磨制后ꎬ用４％的硝酸酒精浸蚀ꎬ观察显微组织ꎬ如图４所示ꎮ图４㊀裂纹处形貌及金相组织Ｆｉｇ.４㊀Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｃｒａｃｋ㊀㊀由图４可以看出ꎬ裂纹最深处距表面１.５ｍｍꎬ基体组织为铁素体＋珠光体ꎬ晶粒度为８.５级ꎮ㊀㊀在缺陷处通过扫描电镜分析ꎬ发现存在:ＳｉＯ２和ＣａＣＯ３夹杂ꎬ如图５所示ꎮ这类夹杂物在用硅铁和Ａｌ脱氧时很容易出现ꎮ脱氧元素如Ａｌ㊁Ｃａ和Ｓｉ等优先氧化ꎬ氧化产物发展成为非金属夹杂物ꎮ钢中ＳｉＯ２夹杂的尺寸在２０~１００μｍ(图５)ꎬ成串分布在钢板中ꎮ钢中Ａｌ２Ｏ３夹杂的尺寸在２０~３０μｍꎬ其形态也呈颗粒状成串分布在钢板中心ꎬ如图６所示ꎮ图５㊀ＳｉＯ２夹杂扫描结果Ｆｉｇ.５㊀ＳｃａｎｎｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｏｆＳｉＯ２ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ８４河北冶金㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年第７期图６㊀Ａｌ２Ｏ３夹杂扫描结果Ｆｉｇ.６㊀ＳｃａｎｎｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｏｆＡｌ２Ｏ３ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ３.２㊀裂纹的形成机理㊀㊀坯料在凝固过程中ꎬ由于成分过冷和选分结晶作用ꎬＰ㊁Ｓ㊁Ｏ等杂质元素向心部扩散且富集在晶界上ꎬ中心处等轴晶界上成为先共析铁素体优先析出的部位ꎬ杂质富集降低了铁素体晶界的界面能ꎬ使该处断裂韧度降低[６]ꎮ而先共析铁素体中的硫化物或氧化物夹杂成为应力集中点ꎬ再加上轧制过程不断变化的轧制力作用ꎬ导致微孔的生成并长大ꎬ最终导致裂纹的产生[７]ꎮ㊀㊀其次ꎬ钢中加入Ｎｂ㊁Ｔｉ等元素ꎬ这些元素在连铸过程中向心部移动并弥散析出Ｎｂ(ＣꎬＮ)㊁Ｔｉ(ＣꎬＮ)或Ｎｂ㊁Ｔｉ与其他元素析出的复合相ꎬ使心部因析出物的弥散分布而硬化ꎬ更易导致应力集中于原奥氏体晶界上的先共析铁素体带ꎬ加剧了裂纹的萌生和扩展[８]ꎮ㊀㊀综上ꎬＰ㊁Ｓ㊁Ｏ等杂质元素的富集及其导致的夹杂物ꎬ是造成钢板裂纹的首要原因ꎮ采取相关优化措施ꎬ可降低钢板裂纹产生的几率ꎮ３.３㊀优化措施㊀㊀为预防此类裂纹的出现ꎬ在炼钢工序ꎬ重点控制夹杂物的形成ꎮ主要措施如下:㊀㊀(１)控制好出钢温度ꎬ尽量避免高温出钢ꎮ㊀㊀(２)规范出钢操作ꎮ出钢时ꎬ维持好出钢口的形状ꎬ保证钢流不散流或过细ꎬ减小钢液与大气的接触面积并缩短出钢时间ꎬ避免钢水二次氧化ꎮ钢水二次氧化会增加钢中细小氧化物夹杂的含量ꎬ及钢中大型氧化物夹杂Ａｌ２Ｏ３的数量[９]ꎮ㊀㊀(３)做好保护浇注ꎬ使用浸入式水口ꎬ避免敞开浇注ꎮ㊀㊀(４)结晶器液面使用保护渣覆盖ꎬ起到抑制钢液吸气ꎬ吸收钢液排除夹杂物的作用[１０]ꎮ３.４㊀优化效果㊀㊀通过控制出钢温度ꎬ采用保护浇注等措施ꎬ降低了钢中夹杂物的形成几率ꎬ板材表面质量得到改善ꎬ钢板裂纹率由０.３１％降低至０.１７％ꎮ４㊀结语㊀㊀开启ＡＣＣ强冷区域冷却模式ꎬ试验钢组织中出现了硬相组织针状铁素体和贝氏体ꎬ晶粒尺寸细化ꎬ晶粒内部位错显著增加ꎬ析出物粒子更为细小ꎬ更好地发挥了钢的相变㊁细晶强化㊁位错强化和析出强化潜力ꎮ可以改善钢材包括塑性㊁韧性等在内的综合力学性能ꎮ㊀㊀钢中添加微量Ｎｂ元素增加铸坯表面的裂纹率ꎬ可采用保护浇注等措施控制夹杂物的产生ꎬ从而降低表面裂纹产生几率ꎮ参考文献[１]王国栋ꎬ刘振宇ꎬ熊尚武ꎬ等.高强度低合金钢的控制轧制与控制冷却[Ｍ]ꎬ北京:冶金工业出版社ꎬ１９９２:２５~４２. [２]郭仁辉ꎬ韩毅ꎬ邓想涛.新一代ＴＭＣＰ条件下钛微合金化Ｑ４６０钢种开发[Ｊ].河北冶金ꎬ２０１８ꎬ(１１):１７~２０.[３]胡达新ꎬ王家军ꎬ杨志刚ꎬ等.Ｍｎ－Ｂ系贝氏体钢冷却曲线及组织观察[Ｊ]汽车技术ꎬ１９９５(１):２７~３０.[４]徐伟.４２ＣｒＭｏ钢控轧工艺试验[Ｊ].河北冶金ꎬ２０１７ꎬ(１０):４８~５０. [５]ＣｏｔａＡＢꎬＭｏｄｅｎｅｓｉＰＪꎬＢａｒｂｏｓａＲꎬＳａｎｔｏｓＤＢꎬＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＣＣＴｄｉａｇｒａｍｓｂｙｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｎＨＳＬＡｂａｉｎｉｔｉｃｓｔｅｅｌｓｕｂｍｉｔ￣ｔｅｄｔｏｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔ[Ｊ].ＳｃｒｉｐｔａＭａｔｅｉａｌｓＴｒｎａｓａｃｔｉｏｎｓＪＩＭꎬ１９９１ꎬ３２(８):７１５~７２８.[６]ＳｕｚｕｋｉＫꎬＭｉｙａｇａｗａＳꎬＳａｉｔｏＹｅｔａ１.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍｉｃｒｏａｌｌｏｙｅｄｎｉｔｒｉｄｅｆｏｒｍｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓｏｎｐｒｅｅｉｐｉｔａｔｉｏｎｏｆｅａｒｂｏｎｉｔｒｉｄｅａｎｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａ￣ｔｕｒｅｄｕｃｔｉｎｕｏｕｓｌｙｃａｓｔｌｏｗｃａｒｂｏｎＮｂｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｓｔｅｅｌｓｔａｂ[Ｊ].１ＳＩＪＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌꎬ３５(１９９５)ꎬ(１):３４.[７]王大宝.中厚板微裂纹成因分析[Ｊ].炼钢ꎬ２０００ꎬ(２):１５~１７. [８]吴巍.含铌㊁钛船板钢中板微裂纹研究[Ｊ].钢铁ꎬ２００２ꎬ(３７):４１. [９]孙胜英.中厚板表面裂纹的金相分析[Ｊ].河北冶金ꎬ２０１０ꎬ(２):４８. [１０]常愕ꎬ于学斌ꎬ袁己百.连铸过程中钢液二次氧化的研究[Ｊ].连铸ꎬ２００３ꎬ(１):８.９４。

20M nSi钢控轧控冷对钢材性能影响的研究马占福1　赵西成2　张志刚1　张淑琴1(1.新疆八一钢铁股份有限公司;2.西安建筑科技大学)摘　要:　通过对20M nSi钢控轧控冷工艺的研究,得出采用合理的控轧工艺及轧后对终轧温度、冷却速度、终冷　温度的合理调节及控制,对钢材的性能产生影响,来提高钢材的强度、硬度、韧性,降低脆性。

根据对试验数据的　分析,制定出合理的控轧控冷工艺制度。

　关键词:　控制轧制;控制冷却;盘条螺纹钢;热变形P roperty R esearch of Screw Bar du ring Con tro lled Ro llingand Con tro lled Coo ling after Ro llingM a Zhanfu,Zhao X icheng,Zhang Zh igang and Zhang shuqinAbstract:　D uring the research of20M nSi steel by Contro lled Ro lling and Contro lled Coo ling(CRCC) technique,the conclusi on is reasonable contro lled ro lling techno logy and coo rdinati on and contro lling ofthe final ro llingtemperature,coo ling speed,final coo ling temperature after ro lling,i m p roving the stressand toughness、tenacity,eli m inate brittleness.A cco rding to the analysis of the test data,get the reasona-ble techno logy of Contro lled Ro lling and Contro lled Coo ling.Key words:　contro lled ro lling;contro lled coo ling;Screw bar;ho t strain1　前言控制轧制和轧后控制冷却工艺是一项提高钢材强韧性的先进技术,即采用比常温低的压下制度和轧后的控温制度,使钢材热变形与相变有机结合,得到所需要的组织状态。

控轧控冷工艺的技术研究及应用李薇（沈阳工业大学材控12级，17835289）[摘要 ]介绍了控轧控冷的机理，控制轧制的优缺点。

控制轧制与传统轧制的比较；由于各种钢种以及用户对产品性能的要求越来越高，使得控制轧制应用的必要性逐渐增大。

高速线材轧制中应用的主要是控制冷却工艺，该技术的核心是通过对加热温度控制、轧前水冷、精轧机内水冷、精轧机组后水冷、风冷线温控等参数实现控制轧制。

由于线材的轧制速度相比其它都较高，在生产中产生的变形热也相对较高，实现控制冷却尤为重要，控制加热温度，在轧制的道次间使用间断冷却，保证产品的综合性能。

在板带材中应用的控制轧制技术的核心是在轧制过程中通过控制加热温度、轧制过程、冷却条件等工艺参数,改善钢材的强度、韧性、焊接性能。

该项技术问世20年来,经过不断地完善和巩固,已经逐步扩展应用到海洋结构用钢、线棒材、型材等各个领域。

[关键词]控轧控冷机理；特点；必要性；工艺参数；扩展应用高速线材；加热温度；控轧控冷Abstract :Describes the mechanism of controlled rolling and cooling to control the rolling of th e advantages and disadvantages. Controlled rolling compared with the traditional rolling; bec ause of various steel and users are increasingly demanding high performance, making the nee d for the application of controlled rolling increases. Application of high-speed wire rod rollin g is mainly controlled cooling process, the technology is the core temperature control by heati ng, cooling before rolling and finishing mill in water-cooled, water cooled after finishing mill, cooling line temperature and other parameters to achieve controlled rolling .As compared to t he other wire of the rolling speed is high,the deformation generated in the pooduction of heat is relatively high,the cooling is particularly important to achieve control,control heating temp erature,the rolling is particularly important to achieve control,control heating temperture,the rolling of the use of intermittent cooling between passes,to ensure that the intergrated produc t properties (tensile strength, hardness, etc.). In the application of plate and strip rolling techn ology is the core of the control during rolling by controlling the heating temperature, the rolli ng process, the cooling conditions, process parameters, to improve the steel's strength, toughn ess, weldability. Advent of this technology for 20 years, through continuous improvement and consolidation, has been gradually extended to the marine structural steel, wire rods, profiles a nd other fields.Keywords: mechanism,characteristics,necessity,process parameters,extension usin g the high speed wire rod, heating temperature,controlled rolling and cooling1引言控制轧制（C-R）和控制冷却（C-C）技术的研究始于1890年二次世界大战的德国，当时科研人员对钢铁产品的加热工条件、材质及显微金相组织之间的关系进行了非系统的零散研究。

冷却速度对中强度普通碳钢显微组织的影响.分类号编号Xxxxxxxxxxx毕业论文（设计）冷却速度对中强度普通碳钢显微组织的影响Effect of Cooling Rate on Microstructure of Median-Strength Ordinary Carbonize Steel申请学位：工学学士院系：机电工程系专业：金属材料工程姓名：潘海冲班级：文金084-1学号：xx指导老师：xxx2012年5月20日Xxxxxxx冷却速度对中强度普通碳钢显微组织的影响姓名： xxxxxx导师： xxxxx2012年5月20日Xxxxxxxxxxxxxxxx毕业论文（设计）任务书院（系）：机电工程系[摘要]冷却是热处理在工件加工工序中最重要的一个环节。

在冷却过程中工件内部显微组织会发生相变。

冷却速度大小的控制对显微组织的定向改变起着至关重要的作用。

合理的控制冷却速度能得到所希望的组织，达到性能的要求。

随着工业技术的快速发展，市场对钢件性能的要求也在不断提高，选择适当的冷却速度对钢件的性能的改善很重要。

在现实生产过程中，钢件本身的性能往往无法达到预期的要求。

研究冷却速度对中强度普通碳钢显微组织的影响，目的就是为了更好地控制过冷奥氏体转变为珠光体、贝氏体、马氏体或它们的混合组织。

研究发现，在一定范围内，冷却速度越大，相变所发生开始和结束的温度下降越明显，组织中铁素体的含量也就越少，晶粒会明显细化，强度和韧性方面有所改善。

因此，研究冷却速度对中强度普通碳钢显微组织性能的影响，可以更好地满足人们在使用中对钢件性能的要求。

[关键词]冷却速度；显微组织；相变；性能[Abstract]Cooling heat treatment in workpiece procedure is one of the most important link.In the process of cooling the workpiece internal microstructure will change phase.Cooling rate control on Microstruture of directional change plays a vital role in.Reasonable controlled cooling rate can get the desired tissue,reaching performance requirements.With the rapid development of industrial technology,the market for steel performance requirements are also rising,selection of apprppriate cooling rate on steel parts of the performance improvement is very important.In the real production process,the steel itself performance often cannot achieve the desired pequirements.Study of cooling rate on strength microstructure,the purpose is to better control the supercooled austenite transforms into pearlite,bainite ,martensite or their mixed organization.A study reveals,within certain range,the larger the cooling speed,phase change occurred in the beginning and end of temperature drop is more obvious,in ferrite content is less obviously,grain refinement,strength and toughness is improved.Therefore,study on the cooling speed on the strength of ordinary carbon steel microstruture performance influence,can better meet the needsof people in the use of steel components performance requirements.[Key words] cooling rate; microstructure; phase change; performance目录一、绪论 (1)（一）碳钢在生产生活中占有重要的地位 (1)（二）热处理中的冷却速度 (1)（三）常见的几种冷却方式 (1)1 .平衡冷却 (1)2 .恒速冷却 (1)3 .变速冷却 (2)4 .等温冷却 (2)二、冷却速度对中强度普通碳钢孕育期的影响 (2)（一）冷却速度与孕育期关系的规律 (2)（二）孕育期与显微组织的关系 (4)三、常规冷却速度对中强度普通碳钢显微组织的影响 (5)（一）冷却速度对晶粒度和晶粒数的影响 (5)1.冷却速度对晶粒度的影响 (5)2.冷却速度对晶粒数的影响 (5)（二）冷却速度对晶体相变影响的特点 (6)（三）不同冷却速度下的金相组织 (7)1.冷却速度对铁素体组织影响 (7)2.冷却速度对贝氏体组织影响 (8)（四）淬火条件下的碳钢显微组织 (9)1.淬火介质的选取 (9)2.淬火冷却速度对碳钢性能的影响 (9)3.淬火冷却速度对晶体组的影响 (10)（五）冷却速度过快带来的负面影响 (10)1.魏氏体组织的生成 (10)2.阻止魏氏体生成的方法 (11)四、超快冷却对中强度普通碳钢显微组织的影响 (11)（一）超快冷却对碳钢性能的影响 (11)（二）超快冷却对碳钢显微组织的影响 (12)结论 (14)致谢 (15)参考文献 (16)一、绪论（一）碳钢在生产生活中占有重要的地位中国拥有悠久的金属材料史，上至几千年前就发现了人类对金属的使用。

控轧控冷技术在钢材生产中的应用马明珍（辽宁科技大学，材料成型及控制工程）[摘要]：钢材生产的控制轧制、控制冷却及其相结合的TMCP 技术是改善组织和力学性能的重要手段。

控制轧制用于控制奥氏体晶粒大小和形态,控制冷却用于控制相变组织类型，促进了细化晶粒和相变强化。

本文简述了控制轧制和控制冷却在管线材成产、中厚板生产、棒线材生产中的应用。

分析了目前国内TMCP的现状以及发展前景及趋势。

[关键词]：控制轧制；控制冷却；组织；管线材；中厚板；棒线材Application of controlled rolling and controlled cooling in steel production（Institute of equipment manufacturing of Liaoning Technology School,Yingkou,1233010109）Abstract：Medium plate production of controlled rolling and controlled cooling and TMCP of combining technology is important means to improve organization and mechanical properties. Control is used to control the austenite grain size and shape of rolling, controlled cooling is used to control the phase transition of tissue types, promoted the refine the grain size and phase transformation strengthening. This article has summarized the controlled rolling and controlled cooling in the plate to produce, the application of the wire rod, tube, wire production. Analysis of the current domestic status quo and the development prospect and trend of TMCP.Key Words:Controlled rolling; Controlled cooling; Organization; The thick plate; Tube wire; Rod wire1．引言：21世纪80年代以来，高速线材的轧制速度己突破100m/s,由于轧制速度的提高，导致轧件的温升增加，使终轧温度高于1000℃，线材成品表面的氧化铁皮增多、晶粒粗大、钢材的显微组织和机械性能极不均匀。