轧制时金属的横变形

第一节 轧制变形基本原理1、金属的塑性变形与弹性变形1.1 影响金属热塑性变形的主要因素影响金属热塑性变形的因素，有金属本身内部因素和加热等外部条件。

1) 钢中存在碳及其他合金元素，使钢的高温组织，除有奥氏体外，还有其他过剩相。

这些过剩相降低钢的塑性。

钢中的杂质也是影响金属热塑性变形的内在因素，钢中的硫能使钢产生热脆。

2）影响热轧时塑性变形的外部条件有加热介质和加热工艺，对碳钢而言，当变形条件相同时，变形金属的化学成分及组织结构不同，温度对塑性的影响也不同，如图1-2-1。

图中I 、II 、III 、IV 表示塑性降低区域（凹谷）；1、2、3表示塑性增高区域（凸峰）。

I 区中钢的塑性很低；II 区（200-400℃）——“蓝脆”区中，钢的强度高而塑性低；III 区（850-950℃）——相变温度区又称“热脆”区，钢通常一个相塑性好，另一个相塑性较差；IV 区接近于钢的熔化温度，钢在该区加热时易发生过热或过烧，这时钢塑性最低。

所以，碳素钢热加工时的最有利的温度范围是1000-1250℃。

对合金钢而言，加热介质尤为重要。

镍含量达2-3%以上的合金钢，在含硫气氛中加热时，硫会扩散到金属中，并在晶界上形成低熔点的Ni 3S 2化合物，因而降低了金属的塑性。

含铜超过0.6%的钢，有时甚至是含铜0.2-0.3%的钢，如在强氧化气氛中较长时间的高温加热时，由于选择性氧化的结果，在钢的表面氧化铁皮下会富集一薄层熔点低于1100℃的富铜合金，这层合金在1100℃时熔化并侵蚀钢的表面层，使钢在热轧加工时开裂。

3）热轧温度选择不合适，也会给金属带来不良的影响。

当终轧温度过高时，往往会造成金属的晶粒粗大；若终轧温度过低时，又会造成晶粒沿加工方向伸长的组织，并有一定的加工硬化。

在这两种情况下，金属的性能都会变坏。

所以，合理控制金属的热轧温度范围，对获得所需要的金属组织和性能，具有重要意义。

1.2 金属的弹性变形金属晶格在受力时发生歪扭或拉长，当外力未超过原子之间的结合力时，去掉外力之后晶格便会由变形的状态恢复到原始状态，也就是说未超过金属本身弹性极限的变形叫金属的弹性变形。

轧制原理第1章轧制过程基本概念轧制：⾦属通过旋转的轧辊受到压缩，横断⾯积减⼩，长度增加的过程。

纵轧：⼆轧辊轴线平⾏，转向相反，轧件运动⽅向与轧辊轴线垂直。

斜轧：轧辊轴线不平⾏，即在空间交成⼀个⾓度，轧辊转向相同，轧件作螺旋运动。

横轧：轧辊轴线平⾏，但转向相同，轧件仅绕⾃⾝的轴线旋转，没有直线运动。

轧制过程：靠旋转的轧辊与轧件之间的摩擦⼒将轧件拖⼊辊缝之间，并使之受到压缩产⽣塑性变形，获得⼀定形状、尺⼨和性能产品的压⼒加⼯过程。

体积不变规律：在塑性加⼯变形过程中，如果忽略⾦属密度的变化，可以认为变形前后⾦属体积保持不变。

最⼩阻⼒定律：物体在塑性变形过程中，其质点总是向着阻⼒最⼩的⽅向流动。

简单轧制过程：轧制时上下辊径相同，转速相等，轧辊⽆切槽，均为传动辊，⽆外加张⼒或推⼒，轧辊为刚性的。

变形区概念：轧件承受轧辊作⽤，产⽣塑性变形的区域。

⼏何变形区：轧件直接承受轧辊作⽤，产⽣塑性变形的区域。

物理变形区：轧件间接承受轧辊作⽤，产⽣塑性变形的区域。

接触弧s （咬⼊弧）：轧制时，轧件与轧辊相接触的圆弧(弧AB ）咬⼊⾓α：接触弧所对应的圆⼼⾓。

变形区（接触弧）长度（l ）：接触弧的⽔平投影长度。

咬⼊⾓α: △h = D （l-cos α）cos α=1- △h /D变形区长度l 简单轧制，即上下辊直径相等。

绝对变形量：轧前、轧后轧件尺⼨的绝对差值。

压下量△ h = H-h宽展量△b = b-B延伸量△l = l- L相对变形量：轧前、轧后轧件尺⼨的相对变化。

相对压下量ε=（△h/H ）% e = ln h/H相对宽展量εb=（△b /B ）% eb= ln b/B相对延伸量εl=（△l/L ）% el= ln l/L 。

变形系数：轧前轧后轧件尺⼨的⽐值表⽰的变形。

压下系数：η=H/h宽展系数：β（ω）= b/B延伸系数： µ （λ）=l/L总延伸系数与总压下率（累积压下率）设轧件原始⾯积为F0 ,经过n 道次轧制后⾯积为Fn ，则轧制过程：靠旋转的轧辊与轧件之间的摩擦⼒将轧件拖⼊辊缝，并使之受到压缩产⽣塑性变形，获得⼀定形状、尺⼨和性能的压⼒加⼯过程。

轧制方向的意思全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：轧制方向是指金属加工过程中，在轧制过程中金属材料所受到的力的方向。

在金属轧制过程中，轧制方向的选择对于成品的质量和性能有着重要的影响。

轧制方向一般分为横向轧制和纵向轧制两种。

横向轧制是指金属材料在轧制过程中受到的力是沿横向方向的，也就是垂直于轧辊轴线的方向。

而纵向轧制则是指金属材料在轧制过程中受到的力是沿轧辊轴线方向的，也就是平行于轧辊轴线的方向。

在金属轧制过程中，轧制方向的选择会对金属材料的晶粒方向和其它微观结构的分布产生重要影响。

通常情况下，选择合适的轧制方向可以使金属材料的晶粒细化、组织均匀，从而提高其强度和塑性。

而如果选择不当的轧制方向，可能会导致金属材料出现晶粒长大或者不均匀的情况，从而影响其性能。

轧制方向还会影响金属材料在加工过程中的变形行为。

在横向轧制的情况下，金属材料在轧制过程中会得到横向拉伸，其变形行为受到轧制力的作用而呈现出横向拉伸的形式；而在纵向轧制的情况下，金属材料在轧制过程中会得到纵向拉伸，其变形行为受到轧制力的作用而呈现出纵向拉伸的形式。

选择合适的轧制方向对于金属轧制的过程是非常重要的。

在实际生产中，需要根据不同的金属材料的性质和轧制要求来选择合适的轧制方向，以保证成品的质量和性能。

也需要通过合理的轧制参数和工艺来控制轧制过程中金属材料的变形行为，以确保轧制方向对成品的影响得到最大程度的利用。

【待续】第二篇示例：轧制方向是指金属在轧制过程中，其晶粒在轧制方向上的织构变化和取向，是衡量金属加工质量的一个重要指标。

在金属轧制过程中，金属板材或带材在经过轧辊的挤压和拉伸作用下，会发生形变、变形和改变结构的过程。

轧制方向的选择对于金属板材的性能、形状和质量有着直接的影响。

轧制方向通常分为正交方向和轧制方向两种。

在正交方向上，金属晶粒的取向没有明显的规律性，晶界的偏角分布较为随机。

而在轧制方向上，金属晶粒的取向表现出规则的排列和偏向性，晶界的偏角分布也呈现特定的模式。

一、判断题1、加工硬化提高了变形抗力，给金属的继续加工带来困难。

( )√2、高速线材的精轧机为确保尺寸精度，其轧制均为无张力的轧制。

( ) ×3、钢轧成材后，有的进行水冷，有的进行慢冷，说明轧后冷却对钢材的性能没有影响。

( )×4、在进行压力加工时，所有的变形过程均遵循体积不变定律。

( )×5、成品道次轧制结束后的轧件温度称为终轧温度。

( )×6、未经变形的金属不会产生裂纹。

( )×7、划伤是因为导卫装置或工作辊道和其他机械设备有尖角或突出部位造成的。

( )√8、成品孔前某道轧件出了耳子，易在成品材表面形成裂纹。

( )×9、在连轧过程中，当后架的金属秒流量大于前架时，前后两架的轧机受到推力作用。

( )×10、开轧温度是指第一道的轧制温度，一般比加热温度低50～100℃。

( ) √11、连铸坯的表面缺陷有裂纹、重皮、结疤和皮下气泡等。

( )√12、刮伤与折叠较明显的区别是，刮伤通常可见沟底。

( )√13、压下量过大可能造成主传动跳闸。

( )√14、开轧温度的高或低对成品材的机械性能没有影响。

( )×15、热轧的终轧温度过高会造成钢的实际晶粒增大，从而降低钢的机械性能。

( )√16、麻面是指轧件表面上许多细小凹凸点组成的粗糙面。

( )√17、线材与其他产品不同，多用于建材，因而对线材表面质量的耳子、折叠允许存在。

( )×18、折叠缺陷形成的原因之一是前道次红坯带耳子。

( )√19、线材成品有折叠缺陷是属于尺寸缺陷。

( )×20、轧件上的耳子缺陷完全是温度低造成的。

( )×21、成品孔或成品前孔轧槽掉肉易在钢材表面形成凹坑。

( )×22、轧制前轧件的断面积与轧制后轧件的断面积之比等于延伸系数。

( ) √23、50号钢的平均含碳量是0.50%。

( )√24、60Si2Mn是合金工具钢。

《金属轧制原理》习题集绪论一.概念题1)轧制2)轧制分类3)平辊轧制4)型辊轧制5)纵轧6)横轧7)斜轧二.填空题三.问答题1)轧制有哪些分类方法，如何分类?2)轧制在国民经济中的作用如何?3)现代轧制工艺技术的特点和发展趋势如何?四.计算题第一篇轧制理论第1章轧制过程基本概念一.概念题1)轧制过程2)简单轧制过程3)轧制变形区(07成型正考)4)几何变形区5)咬入角6)接触弧长度(09成型正考)7)变形区长度8)轧辊弹性压扁(08成型正考)9)轧件弹性压扁10)绝对变形量11)相对变形量12)变形系数13)均匀变形理论14)刚端理论15)不均匀变形理论16)变形区形状系数二.填空题三.问答题1)简述不均匀变性理论的主要内容。

2)简述沿轧件断面高度方向上速度的分布特点。

3)简述沿轧件断面高度方向上变形的分布特点。

4)简述变形区形状系数对轧件断面高度方向上速度与变形的影响。

5)简述沿轧件宽度方向上的金属的流动规律。

四.计算题1)咬入角计算2)接触弧长度计算3)在Ø650mm轧机上轧制钢坯尺寸为100mm×100mm×200mm，第1道次轧制道次的压下量为35mm，轧件通过变形区的平均速度为3.0m/s时，试求：(12分) (07成型正考) (08成型正考)(1) 第1道次轧后的轧件尺寸(忽略宽展)；(2) 第1道次的总轧制时间；(3) 轧件在变形区的停留时间；(4) 变形区的各基本参数。

4)在Ø750mm轧机上轧制钢坯尺寸为120mm×120mm×250mm，第1道次轧制道次的压下量为35mm，轧件通过变形区的平均速度为3.5m/s时，试求：(12分) (09成型正考)(1) 第1道次轧后的轧件尺寸(忽略宽展)；(2) 第1道次的总轧制时间；(3) 轧件在变形区的停留时间；(4) 变形区的各基本参数。

第2章实现轧制过程的条件一.概念题1)咬入2)自然咬入3)自然咬入条件(07成型正考)4)极限咬入条件(09成型正考)5)稳定轧制6)合力作用点系数7)稳定轧制条件(08成型正考)8)极限稳定轧制条件二.填空题三.问答题1)简述改善咬入条件的途径。

轧钢原理复习题一、填空题(20%)1、变形工件与工具的接触面上的约束力有———————和———————两种。

2、金属压力加工是金属在外力作用并且不破坏自身完整性的条件下, 稳定改变其————, 而且也改善其——————的加工方法。

3、金属压力加工过程可以说是金属产生——————的过程，因而也叫做——————。

4、轧制时金属在两个旋转的轧辊之间受到————而产生塑性变形，使其横断面————、形状————、长度————。

可分为————、————和————。

5、金属在外力作用下产生塑性变形。

作用在变形体的外力有————、————。

6、内力的强度称为——————。

7、按主应力的存在情况和主应力的方向,应力状态图示共有九种可能的形式,其中线应力状态————, 平面应力状态————,体应力状态————。

8、正方形断面受压变形后逐渐趋近于————断面。

9、最小阻力定律是力学的一个普遍原理，在金属塑性变形理论中，可以用来分析金属塑性变形时质点的——————。

10、金属压力加工中外摩擦的特性有——————,————————,———————,————————————,——————11、外摩擦分为——————, ——————, ——————, ——————等四大类。

12、钢在加热过程中产生的粗而厚的氧化铁皮使摩擦系数————, 炉生氧化铁皮脱落后, 高温金属在空气中生成的细而薄的氧化铁皮, 使摩擦系数——————。

钢中含有铬形成的氧化铁皮使摩擦系数————, 而钢中含有镍元素形成的氧化铁皮使摩擦系数————————。

13、温度是影响塑性的最主要的因素之一,一般是随变形温度升高, ——————。

14、轧制是轧件由于——————的作用而进入旋转的轧辊之间, 被压缩并产生————的过程。

15、轧件在经过轧制以后,高度、宽度、长度三个方向上都发生————, 高度方向上变形称为——————,宽度方向上变形称为——————,长度方向上变形称为————。

1 第四章 轧制变形基本原理金属塑性加工是利用金属能够产生永久变形的能力，使其在外力作用下进行塑性成型的一种金属加工技术，也常叫金属压力加工。

基本加工变形方式可以分为：锻造、轧制、挤压、分为：热加工、冷加工、温加工。

金属塑性加工的优点(1)因无废屑，可以节约大量的金属，成材率较高；(2)可改善金属的内部组织和与之相关联的性能；(3)生产率高，适于大量生产。

第一节 轧钢的分类轧钢是利用金属的塑性使金属在两个旋转的轧辊之间受到压缩产生塑性变形，从而得到具有一定形状、尺寸和性能的钢材的加工过程。

被轧制的金属叫轧件；使轧件实现塑性变形的机械设备叫轧钢机；轧制后的成品叫钢材。

一、根据轧件纵轴线与轧辊轴线的相对位置分类轧制可分为横轧、纵轧和斜轧。

如图１、２、３。

横轧：轧辊转动方向相同，轧件的纵向轴线与轧辊的纵向轴线平行或成一定锥角，轧制时轧件随着轧辊作相应的转动。

它主要用来轧制生产回转体轧件，如变断面轴坯、齿轮坯等。

纵轧：轧辊的转动方向相反，轧件的纵向轴线与轧辊的水平轴线在水平面上的投影相互垂直，轧制后的轧件不仅断面减小、形状改变，长度亦有较大的增长。

它是轧钢生产中应用最广泛的一种轧制方法，如各种型材和板材的轧制。

斜轧：轧辊转动方向相同，其轴线与轧件纵向轴线在水平面上的投影相互平行，但在垂直面上的投影各与轧件纵轴成一交角，因而轧制时轧件既旋转，又前进，作螺旋运动。

它主要用来生产管材和回转体型材。

图1 横轧简图1—轧辊；2—轧件；3—支撑辊图2 纵轧示意图图3 斜轧简图1—轧辊；2—坯料；3—毛管；4—顶头；5—顶杆二、根据轧制温度不同又可分为热轧和冷轧。

所有的固态金属和合金都是晶体。

温度和加工变形程度对金属的晶体组织结构及性能都有不可忽视的影响。

金属在常温下的加工变形过程中，其内部晶体发生变形和压碎，而引起金属的强度、硬度和脆性升高，塑性和韧性下降的现象，叫做金属的加工硬化。

把一根金属丝固定于某一点在手中来回弯曲多次后，钢丝就会变硬、变脆进而断裂，这就是加工硬化现象的一个例子。

1．产生打滑的原因？答案：产生打滑的原因是钢坯由于加热温度高时间长氧化铁皮严重，并不易脱落，或者压下量过大。

遇到这种情况，可降低轧辊转速，并启动工作辊道给轧件以推力，使之顺利通过轧槽。

2、轧制过程中金属变形时遵循什麽规律？答案：(1) 轧制过程中，金属变形时遵循剪应力定律。

(2) 金属纵向、高向、横向的流动又符合最小阻力定律。

(3) 轧制前后的塑性变形轧件遵循体积不变定律。

产生。

3．为什么精轧机组采用升速轧制？答案：为了安全生产防止事故，精轧机组穿带速度不能太高，并且在带钢轧出最终机架之后，进入卷取机之前，带钢运送速度也不能太高，以免带钢在辊道上产生飘浮。

因此，采取低速穿带然后与卷取机同步升速进行高速轧制的办法，可使轧制速度大幅度提高。

采用升速轧制，可使带钢终轧温度控制得更加精确和使轧制速度大为提高，减少了带钢头尾温度差，从而为轧制更薄的带钢(0.8 毫米) 创造了条件。

4．加热的目的是什么？答案：①提高钢的塑性；②使坯料内外温度均匀；③改变金属的结晶组织：坯料的不均匀组织结构及非金属夹杂物形态与不均匀分布，在高温加热中扩散而改善了结晶组织。

对于高速钢，长时保温可消除或减轻碳化物的偏析。

坯料加热的质量直接影响到板带钢的质量、产量、能耗及轧机寿命。

5．板带轧机压下装置的特点是什么？答案：(1) 轧辊调整量小。

(2) 调整精度高。

(3) 经常的工作制度是“频繁的带钢压下”。

(4) 必须动作快，灵敏度高。

(5) 轧辊平行度的调整要求严格。

6．影响轧辊辊缝形状的因素有哪些？答案：(1) 轧辊的弹性弯曲变形。

(2) 轧辊的热膨胀。

(3) 轧辊的磨损。

(4) 轧辊的弹性压扁。

(5) 轧辊的原始辊型。

7．轧辊调整装置的作用有哪些？答案：轧辊调整装置的作用有：(1) 调整轧辊水平位置(调整辊缝) ，以保证轧件按给定的压下量轧出所要求的断面尺寸。

(2) 调整轧辊与辊道水平面间的相互位置，在连轧机还要调整各机座间轧辊的相互位置，以保证轧线高度一致( 调整下辊高度) 。

金属压力加工：即金属塑性加工，对具有塑性的金属施加外力作用使其产生塑性变形，而不破坏其完整性，改变金属的形状、尺寸和性能获得所要求的产品的一种加工方法按温度特征分类 1.热加工：在充分再结晶温度以上的温度范围内所完成的加工过程，T=∽熔。

2.冷加工：在不产生回复和再结晶温度以下进行的加工T=熔以下。

3.温加工：介于冷热加工之间的温度进行的加工.按受力和变形方式分类：由压力的作用使金属产生变形的方式有锻造、轧制和挤压轧制轧制：金属坯料通过旋转的轧辊缝隙进行塑性变形。

轧制分成纵轧（金属在相互平行且旋转方向相反的轧辊缝隙间进行塑性变形）横轧和斜轧。

内力：物体受外力作用产生变形时，内部各部分因相对位置改变而引起的相互作用力。

分析内力用切面法。

应力（全应力）：单位面积上的内力全应力可分解成两个分量，正应力σ和剪应力τ主变形和主变形图示：绝对主变形：压下量 Dh=H-h 宽展量 Db=b-B 延伸量Dl=l-L 相对主变形：相对压下量e1=(l-L)/L*100% 相对宽展量e2=(b-B)/B*100% 相对延伸量e3=(H-h)/H*100% 延伸系数m=l/L 压下系数h=H/h 宽展系数w=b/B ①物体变形后其三个真实相对主变形之代数和等于零；②当三个主变形同时存在时，则其中之一在数值上等于另外两个主变形之和，且符号相反。

③当一个主变形为0时，其余两个主变形数值相等符号相反金属塑性变形时的体积不变条件：金属塑性变形时,金属体积改变都很小，其变形前的体积V1和变形后的体积V2相等.这种关系称之为体积不变条件,用数学式表示为V1=V2 最小阻力定律认为:如果变形物体内各质点有向各个方向流动的可能,则变形物体内每个质点将沿力最小方向移动。

影响金属塑性流动和变形的因素：摩擦的影响变形区的几何因素的影响工具的形状和坯料形状的影响外端的影响变形温度的影响金属性质不均的影响基本应力：由外力作用所引起的应力叫做基本应力。

轧制厚度和长宽的变化规律轧制是一种常见的金属加工方法，用于将金属材料通过挤压和压扁，调整其厚度和形状。

在轧制过程中，厚度和长宽的变化规律直接关系到最终产品的质量和性能。

本文将就轧制过程中厚度和长宽的变化规律进行探讨。

1. 厚度的变化规律在轧制过程中，通过连续挤压和压扁金属材料，使其逐渐变薄。

厚度的变化规，其中Δt表示单位时间内的厚度变律可以用一个简单的公式来表示：Δt=(2r)vnR化量，r为滚轮半径，v为轧制速度，n为轧制次数，R为滚轴半径。

从上述公式可以看出，厚度的变化量与滚轮半径、轧制速度和轧制次数有关。

当滚轮半径较小、轧制速度较大、轧制次数较多时，单位时间内的厚度变化量较大，即金属材料被压得更薄。

反之，如果滚轮半径较大、轧制速度较慢、轧制次数较少，则单位时间内的厚度变化量较小，金属材料的厚度变化相对较小。

2. 长宽的变化规律在轧制过程中，由于金属材料被挤压和压扁，其长宽也会相应发生变化。

一般来说，金属材料在轧制过程中会发生长度的收缩和宽度的增加。

长度的收缩主要是由于金属材料在轧制过程中发生了塑性变形，并且受到了内部应力的影响。

这些应力使得金属材料的晶格结构发生变化，导致原子之间的距离缩短，从而使得金属材料的长度缩短。

宽度的增加则是由于金属材料在轧制过程中发生了横向挤压和流动。

随着厚度的减小，金属材料容易在横向方向发生流动，从而使得材料的宽度增加。

需要注意的是，金属材料的长宽变化并不是直接成比例的。

在轧制过程中，由于材料的流动性和应变硬化效应，金属材料的长宽变化并非线性关系，可能存在一定的非线性扩散。

结论通过轧制过程，金属材料的厚度会逐渐变薄，其变化量与滚轮半径、轧制速度和轧制次数相关。

同时，金属材料在轧制过程中会发生长度的收缩和宽度的增加，但长宽的变化并非直接成比例。

这些变化规律决定了轧制工艺对金属材料厚度和形状的调整能力，为生产高质量和符合要求的金属材料提供了理论依据。

参考文献无。