控轧控冷的应用30页PPT
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《控轧控冷》PPT课件
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20
Zener-Hollomon因子
当Q不依赖于应力、温度时，εp（或εc ）可用 Zener-Hollomon因子Z来表示:
Zex Q /p R()T A n
(2—2)
Z为温度补偿变形速率因子，可表示 和T的各种组合，是一 个使用方便的因子。当变形温度愈低、变形速率；愈大时， Z值变大，即σp 、σs大，动态再结晶开始的变形量εc和动态 再结晶完成的变形量εs也变大，也就是说需要一个较大的变 形量才能发生再结晶。
再结晶阶段：
强度、硬度明显下降，塑性 明显提高；密度急剧升高。
晶粒长大阶段：
强度、硬度继续下降，塑性继续提高；粗化严重时下降。
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5
储存能变化
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6
回复中刃型位错的攀移及滑移
攀移：刃型位错沿垂直于滑移面的方向运动，使位错线
脱离原来的滑移面。
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7
多边化
多边化：
刃型位错通过攀移和滑移构成竖直排列，形成位错墙（小角度 亚晶界）的过程。
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8
再结晶
无畸变的晶粒取代变形晶粒的过程
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9
动态回复与动态再结晶
动态回复： 在塑性变形过程中发生的回复
动态再结晶： 在塑性变形过程中发生的再结晶
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动态回复
真应力-真应变曲线：
I： 微应变阶段
II：动态回复的初始阶段
III: 稳态变形状态
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动态再结晶
真应力-应变曲线： I： 加工硬化阶段 II：动态再结晶的复 ➢ 再结晶 ➢ 晶粒长大
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2
回复和再结晶
回复：
控轧控冷工艺的发展及应用
控轧控冷工艺的发展及应用摘要控轧控冷工艺是把钢坯加热到适宜的温度，轧制时控制变形量和变形温度及轧后按工艺要求来冷却钢材。
控轧主要用于轧制细晶粒结构钢,主要原理是在终轧后当钢板在轧机上运行至“再结晶”完成的温度时,选用合适水冷方式获得理想延展性和韧性。
关键词变形量变形温度再结晶1 前言1.1 控轧控冷就是控制轧制和控制冷却，也叫TMCP（热机械变形轧制）+ACC。
比较适合于低碳微合金钢，特别是Nb、V 、Ti复合的。
1.2 控制轧制：是在调整钢的化学成分的基础上，通过控制加热温度、开轧温度，轧制过程温度、变形制度等工艺参数，控制奥氏体状态和相变产物的组织状态，从而达到控制钢材组织性能的目的.1.3 控制冷却：是通过控制热轧钢材轧后的冷却条件来控制奥氏体组织状态、控制相变条件、控制碳化物析出行为、控制相变后钢的组织和性能。
1.4 TMCP：控制轧制和控制冷却技术结合起来，能够进一步提高钢材的强韧性和获得合理的综合性能，并能够降低合金元素含量和碳含量，降低生产成本。
通过控轧控冷生产工艺可以使钢板的抗拉强度和屈服强度平均提高约40～60MPa，在低温韧性、焊接性能、节能、降低碳当量、节省合金元素以及冷却均匀性、保持良好板形方面都有无可比拟的优越性。
2 发展历程2.1 控轧控冷工艺主要是用于生产板材的技术。
该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。
2.2 控制轧制工艺主要用于含有微量元素的低碳钢种，钢中常含有铌、钒、钛，其总量一般小于0.1％。
依据《塑性变形和轧制原理》控制轧制的内容是控制轧制参数，包括温度、变形量等，以控制再结晶过程，获得所要求的组织和性能。
根据塑性变形、再结晶和相变条件，控制轧制可分为三阶段，如下所述。
（1）在奥氏体再结晶区控制轧制：适用于轧制低碳优质钢普通碳素钢低合金高强度钢。
（2）在奥氏体未再结晶区控制轧制：适用于轧制含有微量合金元素的低碳钢，如含铌钛钒得低碳钢。
钢材的控制轧制和控制冷却(1)ppt课件
9
控制轧制和控制冷却概念
控制冷却（Controlled Cooling)：控 制轧制后钢材的冷却速度达到改善钢材组 织和性能的目的。 控制轧制和控制冷却相结合能将热轧钢 材的两种强化效果相加，进一步提高钢材 的强韧性和获得合理的综合力学性能。 目前，控制轧制和控制冷却工艺已应用 到中、高碳钢和合金钢的轧制生产中，取 得了明显的经济效果。
昆明理工大学多媒体课件
控制轧制与控制冷却
材料科学与工程学院 材料加工工程系
任课教师：王华昆 2012年9月
1
§0 绪论（Introduction）
课程简介 教学要求 学习内容 教学安排 参考书目
控轧和控冷的概念 控轧和控冷技术的发展过程 我国控轧和控冷发展概况
2
课程简介
除了强度之外，钢材还要求一定的韧性和 可焊性能，这两个指标和强度是相互关联甚 至互相矛盾的，很难单方面改变某一指标而 其它不变。
结构钢的最新发展方向是高强、高韧和 良好的焊接性能，控制控冷是满足这一要求 的一种较好的工艺。
18
§1.1 钢的强化机制
强度：金属材料抵抗塑性变形或断裂的 能力，用给定条件下所能承受的应力来 表示。
13
我国控轧控冷技术概况
我国控制控冷起步于60年代初，并取得了 初步成果，例如对含有Cr、Ni、V的超高 强度钢德形变热处理工艺研究，轴承钢轧 后快冷工艺研究等；
1978年开始对控制控冷进行系统研究； 武钢、鞍钢、重钢、太钢等钢铁企业采用
控制控冷技术生产高强度、高韧性的造船、 锅炉及压力容器用各种钢材，开发了新钢 种，填补了国内钢材的部分空白。
10
控轧控冷技术发展过程
20世纪20年代开始研究钢在热加工时， 温度和变形条件对显微组织和力学性能的 影响；
控制轧制和控制冷却概念
控制冷却（Controlled Cooling)：控 制轧制后钢材的冷却速度达到改善钢材组 织和性能的目的。 控制轧制和控制冷却相结合能将热轧钢 材的两种强化效果相加，进一步提高钢材 的强韧性和获得合理的综合力学性能。 目前，控制轧制和控制冷却工艺已应用 到中、高碳钢和合金钢的轧制生产中，取 得了明显的经济效果。
昆明理工大学多媒体课件
控制轧制与控制冷却
材料科学与工程学院 材料加工工程系
任课教师：王华昆 2012年9月
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§0 绪论（Introduction）
课程简介 教学要求 学习内容 教学安排 参考书目
控轧和控冷的概念 控轧和控冷技术的发展过程 我国控轧和控冷发展概况
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课程简介
除了强度之外，钢材还要求一定的韧性和 可焊性能，这两个指标和强度是相互关联甚 至互相矛盾的，很难单方面改变某一指标而 其它不变。
结构钢的最新发展方向是高强、高韧和 良好的焊接性能，控制控冷是满足这一要求 的一种较好的工艺。
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§1.1 钢的强化机制
强度：金属材料抵抗塑性变形或断裂的 能力，用给定条件下所能承受的应力来 表示。
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我国控轧控冷技术概况
我国控制控冷起步于60年代初，并取得了 初步成果，例如对含有Cr、Ni、V的超高 强度钢德形变热处理工艺研究，轴承钢轧 后快冷工艺研究等；
1978年开始对控制控冷进行系统研究； 武钢、鞍钢、重钢、太钢等钢铁企业采用
控制控冷技术生产高强度、高韧性的造船、 锅炉及压力容器用各种钢材，开发了新钢 种，填补了国内钢材的部分空白。
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控轧控冷技术发展过程
20世纪20年代开始研究钢在热加工时， 温度和变形条件对显微组织和力学性能的 影响；
控制轧制和控制冷却工艺讲义
12
1）型钢生产中的控制轧制工艺参数
温度制度 ➢ 生产型钢的孔型系统和尺寸基本确定 例如改变加热温度、开轧和终轧温度等措
施以实现控制轧制工艺。 根据这一特点，型钢生产的控制冷却工 艺的作用就十分重要了？ 通过控制冷却工艺参数可以达到改善钢 材性能和开发新品种的目的。
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2）热轧钢管生产的控制轧制工艺参数
第五章 控制轧制和控制冷却工艺的 选择与设计及其在轧制生产中的应 用
1
5.1控制轧制和控制冷却的基本内容及工艺参 数设计
5.1.1控制轧制工艺的主要内容 根据钢材的化学成分、组织特点和对性能及质 量的要求不同，制定各种钢材的控制轧制工包 括的内容也不同，控制的参数及重点也各不相 同，基本内容包括几个方面。 坯料加热制度的选择 原料有钢锭、连铸坯和钢坯三种。钢锭或坯料 的加热制度与钢种和所采用的控制轧制工艺有 密切关系；同时也与所采用的现有加热炉结构 和特点有关。
5
工艺方案
❖ 第一种方案：完全再结晶型控制轧制工艺。全 部变形在奥氏体再结晶区进行，终轧温度不低 于奥氏体再结晶温度的上限（奥氏体再结晶的 最低温度），道次变形量不低于奥氏体再结晶 的临界变形量。
❖ 第二种方案：完全再结晶型与未再结晶型配合 的控制工艺。完全再结晶进行一定的变形，部 分再结晶区进行待温或快速冷却，而在奥氏体 的未再结晶区继续变形，并在未再结晶区结束 轧制。
18
(3)控制冷却工艺参数设计
根据控制冷却设备条件和钢板的组织性 能要求，进一步选择和设计水冷工艺参 数，其内容有：开始快冷温度，各水冷 器的水压和水量，冷却时间，钢板移动 速度，开启水冷器个数及顺序 钢板表面的最高返红温度(决定于钢板表 面的冷却最低温度)。 根据钢板的控制冷却制度，设计控制冷 却程序，以便控制各工艺参数，达到预 测的钢板组织和性能。
1）型钢生产中的控制轧制工艺参数
温度制度 ➢ 生产型钢的孔型系统和尺寸基本确定 例如改变加热温度、开轧和终轧温度等措
施以实现控制轧制工艺。 根据这一特点，型钢生产的控制冷却工 艺的作用就十分重要了？ 通过控制冷却工艺参数可以达到改善钢 材性能和开发新品种的目的。
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2）热轧钢管生产的控制轧制工艺参数
第五章 控制轧制和控制冷却工艺的 选择与设计及其在轧制生产中的应 用
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5.1控制轧制和控制冷却的基本内容及工艺参 数设计
5.1.1控制轧制工艺的主要内容 根据钢材的化学成分、组织特点和对性能及质 量的要求不同，制定各种钢材的控制轧制工包 括的内容也不同，控制的参数及重点也各不相 同，基本内容包括几个方面。 坯料加热制度的选择 原料有钢锭、连铸坯和钢坯三种。钢锭或坯料 的加热制度与钢种和所采用的控制轧制工艺有 密切关系；同时也与所采用的现有加热炉结构 和特点有关。
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工艺方案
❖ 第一种方案：完全再结晶型控制轧制工艺。全 部变形在奥氏体再结晶区进行，终轧温度不低 于奥氏体再结晶温度的上限（奥氏体再结晶的 最低温度），道次变形量不低于奥氏体再结晶 的临界变形量。
❖ 第二种方案：完全再结晶型与未再结晶型配合 的控制工艺。完全再结晶进行一定的变形，部 分再结晶区进行待温或快速冷却，而在奥氏体 的未再结晶区继续变形，并在未再结晶区结束 轧制。
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(3)控制冷却工艺参数设计
根据控制冷却设备条件和钢板的组织性 能要求，进一步选择和设计水冷工艺参 数，其内容有：开始快冷温度，各水冷 器的水压和水量，冷却时间，钢板移动 速度，开启水冷器个数及顺序 钢板表面的最高返红温度(决定于钢板表 面的冷却最低温度)。 根据钢板的控制冷却制度，设计控制冷 却程序，以便控制各工艺参数，达到预 测的钢板组织和性能。
钢材控制轧制和控制冷却技术PPT课件
§1 控制轧制与控制冷却
一、控制轧制
在热轧过程中通过对金属的加热制度、变形制度和温度制度的合 理控制，使塑性变形与固态相变结合以获得细小的经理组织，使钢材 具有优异的综合力学性能（强度、韧性和焊接性能等）的轧制工艺。
二、控制冷却
控制轧后钢材的冷却速度以达到改善组织性能的目的。
三、控轧控冷工艺优点
1、控轧 2、控冷
第31页/共72页
§2控轧控冷理论
（3）细化F体晶粒 细化F体效果：Nb最显著，Ti次之，V最差。
（4）影响钢的强韧性能 ①、铌：在控轧时，产生显著的晶粒细化和中等沉淀强化。 ②、钛：随Ti含量增加，发生强烈沉淀强化，晶粒细化中 等。 ③、钒：产生中等程度沉淀强化和比较弱的 晶粒细化。
第32页/共72页
①、 增s 加
②、产生织构—强度的方向性，并使高阶冲击能（韧性 状态下冲击能）有所降低。
第20页/共72页
§2控轧控冷理论
6、三种类型的控制轧制 （1）促进F体细化的途径
①、细化A体晶粒 ②、控轧控冷 （2）控轧 ①、第一阶段，A体再结晶区轧制
1）通过反复形变—再结晶，使A晶粒细化 2）实际生产中动态再结晶有困难，主要发生静态再结晶。 3）实际生产中每道次都发生完全再结晶是困难的，存在部分 再结晶轧制，应避免产生混晶的临界压下量（10%）
第13页/共72页
§2控轧控冷理论
④、总变形量和道次变形量要大。
1）总变形量应 45%，可得F体晶粒 5m（12～13级）
2）一道次压下率越大，越易产生变形带，越易获得均匀组织。
⑤、未再结晶区材料强度由固溶强化（ sh）和F体晶粒尺寸（d）
等决定。
1
s sh K y d 2
第14页/共72页
一、控制轧制
在热轧过程中通过对金属的加热制度、变形制度和温度制度的合 理控制，使塑性变形与固态相变结合以获得细小的经理组织，使钢材 具有优异的综合力学性能（强度、韧性和焊接性能等）的轧制工艺。
二、控制冷却
控制轧后钢材的冷却速度以达到改善组织性能的目的。
三、控轧控冷工艺优点
1、控轧 2、控冷
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§2控轧控冷理论
（3）细化F体晶粒 细化F体效果：Nb最显著，Ti次之，V最差。
（4）影响钢的强韧性能 ①、铌：在控轧时，产生显著的晶粒细化和中等沉淀强化。 ②、钛：随Ti含量增加，发生强烈沉淀强化，晶粒细化中 等。 ③、钒：产生中等程度沉淀强化和比较弱的 晶粒细化。
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①、 增s 加
②、产生织构—强度的方向性，并使高阶冲击能（韧性 状态下冲击能）有所降低。
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§2控轧控冷理论
6、三种类型的控制轧制 （1）促进F体细化的途径
①、细化A体晶粒 ②、控轧控冷 （2）控轧 ①、第一阶段，A体再结晶区轧制
1）通过反复形变—再结晶，使A晶粒细化 2）实际生产中动态再结晶有困难，主要发生静态再结晶。 3）实际生产中每道次都发生完全再结晶是困难的，存在部分 再结晶轧制，应避免产生混晶的临界压下量（10%）
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§2控轧控冷理论
④、总变形量和道次变形量要大。
1）总变形量应 45%，可得F体晶粒 5m（12～13级）
2）一道次压下率越大，越易产生变形带，越易获得均匀组织。
⑤、未再结晶区材料强度由固溶强化（ sh）和F体晶粒尺寸（d）
等决定。
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控轧控冷8PPT课件
第19页/共46页
钢筋轧后控制冷却的特点及其基本原理
（2）选用碳素钢和低合金钢，采用轧后控制冷却 工艺，可生产不同强度等级的钢筋，从而可能改 变用热轧按钢种分等级的传统生产方法，节约合 金元素，降低成本以及方便管理。
（3）设备简单，对于一般老式横列式型钢轧机不 用改动轧制设备，只需在精轧机后安装一套水冷 设备。在某些情况下，为了控制终轧温度或控制 轧制而在中间轧机或精轧前安装中间冷却或精轧 预冷装置。
另一类是轧制后到快冷前，变形的奥氏体尚未发生再结晶，或 者只发生了部分再结晶，这样，就保留或部分保留变形对奥氏 体的强化作用，形变热处理效果较大，可以提高钢筋的综合力 学性能，但应力腐蚀开裂倾向较大，这也可用分段淬火及淬火 后自回火或加热回火来解决。
第25页/共46页
钢筋轧后控制冷却的方法及类型
由于钢筋的直径、钢的化学成分决定的淬透性、冷却速度和冷 却温度不同，因此轧后淬火所得组织也不同。直径为8.2mm 的Q235钢，如冷却速度快和冷却温度低，可以在整个横截面 上得到低碳马氏体。直径较大的钢筋。如直径大于12mm，很 难沿整个截面上得到马氏体组织。一般表面层得到马氏体组织， 通过自回火转变为回火马氏体。而心部得到索氏体、贝氏体及 铁素体等。
第10页/共46页
双相钢的生产方法
低温卷取型热轧双相钢
控制轧制工艺的终轧温度应控制在Ar3附近（变形 条件下的Ar3），甚至可以降低到析出少量铁素体 的A+F两相区以促进A→F相变。但是，温度不能 太低，以防止出现变形的铁素体组织。若终轧温度 太高，铁素体晶粒粗大，而且也易出现A→B相变。
卷取温度必须低于M点温度，一般在200℃以下， 否则也易出现A→B相变，同时也易出现铁素体的 时效和马氏体的自回火。卷取温度太低，需要加大 卷取能力，也会使板带的屈强比偏高和板形恶化。
钢筋轧后控制冷却的特点及其基本原理
（2）选用碳素钢和低合金钢，采用轧后控制冷却 工艺，可生产不同强度等级的钢筋，从而可能改 变用热轧按钢种分等级的传统生产方法，节约合 金元素，降低成本以及方便管理。
（3）设备简单，对于一般老式横列式型钢轧机不 用改动轧制设备，只需在精轧机后安装一套水冷 设备。在某些情况下，为了控制终轧温度或控制 轧制而在中间轧机或精轧前安装中间冷却或精轧 预冷装置。
另一类是轧制后到快冷前，变形的奥氏体尚未发生再结晶，或 者只发生了部分再结晶，这样，就保留或部分保留变形对奥氏 体的强化作用，形变热处理效果较大，可以提高钢筋的综合力 学性能，但应力腐蚀开裂倾向较大，这也可用分段淬火及淬火 后自回火或加热回火来解决。
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钢筋轧后控制冷却的方法及类型
由于钢筋的直径、钢的化学成分决定的淬透性、冷却速度和冷 却温度不同，因此轧后淬火所得组织也不同。直径为8.2mm 的Q235钢，如冷却速度快和冷却温度低，可以在整个横截面 上得到低碳马氏体。直径较大的钢筋。如直径大于12mm，很 难沿整个截面上得到马氏体组织。一般表面层得到马氏体组织， 通过自回火转变为回火马氏体。而心部得到索氏体、贝氏体及 铁素体等。
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双相钢的生产方法
低温卷取型热轧双相钢
控制轧制工艺的终轧温度应控制在Ar3附近（变形 条件下的Ar3），甚至可以降低到析出少量铁素体 的A+F两相区以促进A→F相变。但是，温度不能 太低，以防止出现变形的铁素体组织。若终轧温度 太高，铁素体晶粒粗大，而且也易出现A→B相变。
卷取温度必须低于M点温度，一般在200℃以下， 否则也易出现A→B相变，同时也易出现铁素体的 时效和马氏体的自回火。卷取温度太低，需要加大 卷取能力，也会使板带的屈强比偏高和板形恶化。
钢材的控制轧制和控制冷却PPT课件
材料抵抗裂纹失稳扩展断裂癿能力用k表示是材料本身癿特性由材料癿成分组织状态决定不裂纹癿尺寸形状及外加应力大小第54页兯72页12材料的韧性二提高钢材韧性癿途徂断裂韧性是材料癿一种性能不强度一样取决于材料癿组织结构而材料癿成分和生产加工工艺又决定了材料癿组织结构故改善材料癿韧性必然从工艺入手改变材料癿结构以达到改善材料韧性癿目癿
第11页/共72页
控轧控冷技术发展过程
• 60年代中期，英国钢铁研究会对钢的成分与钢的力学性能之间的关系进行了系 列研究，提出了相应的控制轧制理论；
• 在开发控制轧制工艺时，人们致力于降低终轧温度； • 近些年来，控制冷却工艺已经成功地运用到棒材、螺纹钢、钢管及型钢生产和合
金钢生产中，并取得了明显的经济效益和社会效益。
§1 钢的强化和韧化
对于钢材来说，在大多数情况下其力学性能是最重要的，其中强度性能又居首位。 除了强度之外，钢材还要求一定的韧性和可焊性能，这两个指标和强度是相互关 联甚至互相矛盾的，很难单方面改变某一指标而其它不变。 结构钢的最新发展方向是高强、高韧和良好的焊接性能，控制控冷是满足这一 要求的一种较好的工艺。
§1.1 钢的强化机制
二、固溶强化
(solid solution strengthening)
1、基本概念
• 固溶强化：当合金元素（溶质）固溶 到基体金属（溶剂）中形成固溶体时， 合金的强度和硬度则会提高，称为固 溶强化。如黄铜(Cu-Zn)强度要高于
第30页/共72页
§1.1 钢的强化机制
2、强化机理
第22页/共72页
§1.1 钢的强化机制
金属和合金塑性变形包含晶内变 形和晶间变形。晶内变形是通过各种 位错运动而实现的晶内一部分相对于 另一部分的剪切运动，最基本的是滑 移、孪生和扭折。
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控轧控冷技术发展过程
• 60年代中期，英国钢铁研究会对钢的成分与钢的力学性能之间的关系进行了系 列研究，提出了相应的控制轧制理论；
• 在开发控制轧制工艺时，人们致力于降低终轧温度； • 近些年来，控制冷却工艺已经成功地运用到棒材、螺纹钢、钢管及型钢生产和合
金钢生产中，并取得了明显的经济效益和社会效益。
§1 钢的强化和韧化
对于钢材来说，在大多数情况下其力学性能是最重要的，其中强度性能又居首位。 除了强度之外，钢材还要求一定的韧性和可焊性能，这两个指标和强度是相互关 联甚至互相矛盾的，很难单方面改变某一指标而其它不变。 结构钢的最新发展方向是高强、高韧和良好的焊接性能，控制控冷是满足这一 要求的一种较好的工艺。
§1.1 钢的强化机制
二、固溶强化
(solid solution strengthening)
1、基本概念
• 固溶强化：当合金元素（溶质）固溶 到基体金属（溶剂）中形成固溶体时， 合金的强度和硬度则会提高，称为固 溶强化。如黄铜(Cu-Zn)强度要高于
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§1.1 钢的强化机制
2、强化机理
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§1.1 钢的强化机制
金属和合金塑性变形包含晶内变 形和晶间变形。晶内变形是通过各种 位错运动而实现的晶内一部分相对于 另一部分的剪切运动，最基本的是滑 移、孪生和扭折。
宫明龙控制轧制PPT学习教案
➢二次冷却是指从相变开始温度到相变结束温度范围内的冷却控制 。二次冷却的目的是控制钢材相变时的冷却速度和停止控冷的温度 ，即控制相变过程，以保证钢材快冷后得到所要求的金相组织和力 学性能。 ➢三次冷却 是指相变后至室温范围内的冷却。对于低碳钢，冷却 速度对组织没有影响；对于含铌钢在空冷过程中发生碳氮化物析出 ，对产生的贝氏体产生轻微的回火效果；对于高碳钢或高碳合金钢 相变后空冷时将使快冷来不及的过饱和碳化物继续弥散析出。如相 变完成后仍采用快速冷却工艺，就可以阻止碳化物析出，保持碳化 物固溶状态，以达到固溶强化的目的。
❖雾化冷却：用加压空气使水雾化，水和高压高速气流一起从喷 嘴喷出形成雾状，这种冷却方法叫做雾化冷却。有两种雾化冷却 情况：用空气加速水滴；用空气使水滴微细化。
❖层流冷却：给以一定压力的水从喷嘴喷出形成喷流，当喷射的 出口速度比较低时，形成平滑的喷射喷流。这种平滑的层状喷流 落到一定的距离时，由于水的加速度影响而破断成液滴流，破坏 了层流状态。采用这种层流喷流的冷却方法叫做层流冷却。喷流 可在一较长距离内保持水的层流状态，获得很强的冷却能力。所 以该方法一般在要求强冷时使用。目前钢板生产中采用管层流和 板层流二种方式。
第33页/共38页
遮蔽挡板
7.4.2 控冷数学模型
轧件的温度变化是由于轧件与周围介质之间的辐射、对流、传导 的热量损失以及金属的部分变形能转换成热能所引起的。 温度场计算的目的： （1）轧件温度是轧制工艺中的重要参数。 （2）可以确定轧件的返红温度，为控冷工艺提供依据。 （3）温度应力计算的前提条件。 （4）可以确定轧件断面各点相变后的组织，从而预测轧件的性 能。
考虑到Ts*和TF测温仪有误差，因此采用下式 来求第 N+1根 钢的预 报值 式中 ζ —加权系数，在0～1之间，一般取0.3～0.5。
❖雾化冷却：用加压空气使水雾化，水和高压高速气流一起从喷 嘴喷出形成雾状，这种冷却方法叫做雾化冷却。有两种雾化冷却 情况：用空气加速水滴；用空气使水滴微细化。
❖层流冷却：给以一定压力的水从喷嘴喷出形成喷流，当喷射的 出口速度比较低时，形成平滑的喷射喷流。这种平滑的层状喷流 落到一定的距离时，由于水的加速度影响而破断成液滴流，破坏 了层流状态。采用这种层流喷流的冷却方法叫做层流冷却。喷流 可在一较长距离内保持水的层流状态，获得很强的冷却能力。所 以该方法一般在要求强冷时使用。目前钢板生产中采用管层流和 板层流二种方式。
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遮蔽挡板
7.4.2 控冷数学模型
轧件的温度变化是由于轧件与周围介质之间的辐射、对流、传导 的热量损失以及金属的部分变形能转换成热能所引起的。 温度场计算的目的： （1）轧件温度是轧制工艺中的重要参数。 （2）可以确定轧件的返红温度，为控冷工艺提供依据。 （3）温度应力计算的前提条件。 （4）可以确定轧件断面各点相变后的组织，从而预测轧件的性 能。
考虑到Ts*和TF测温仪有误差，因此采用下式 来求第 N+1根 钢的预 报值 式中 ζ —加权系数，在0～1之间，一般取0.3～0.5。
钢材控制轧制和控制冷却
钢材控制轧制与控制冷却姓名:蔡翔班级:材控12学号:钢材控制轧制与控制冷却摘要:控轧控冷就是对热轧钢材进行组织性能控制得技术手段,目前已经广泛应用于热轧带钢、中厚板、型钢、棒线材与钢管等钢材生产得各个领域。
控轧控冷技术能够通过袭警抢话、相变强化等方式,使钢材得强度韧度得以提高。
Abstract: controlled rolling is controlled cooling of hot rolled steel organization performance control technology, has been widely used in the hot rolled strip steel, plate, steel, wire rod and steel pipe and other steel products production fields、Controlled rolling technology of controlled cooling can pass over assaulting a police officer, phase transformation strengthening and so on, to improve the strength of the steel toughness、关键词:宽厚板厂,控制轧制,控制冷却1、引言:控轧控冷技术得发展历史:20世纪之前,人们对金属显微组织已经有了一些早期研究与正确认识,已经观察到钢中得铁素体、渗碳体、珠光体、马氏体等组织。
20世纪20年代起开始有学者研究轧制温度与变形对材料组织性能得影响,这就是人们对钢材组织性能控制得最初尝试,当时人们不仅已经能够使用金相显微镜来观察钢得组织形貌,而且还通过X射线衍射技术得使用加深了对金属微观组织结构得认识。
1980年OLAC层流层装置投产,控轧控冷在板带、棒线材等大面积应用,技术已成熟,理论进展发展迅速。
控制轧制与控制冷却培训课件(ppt 60页)
普碳钢的临界变形量很小， 且与温度的关系很弱，即普碳 钢在较小的变形量、较宽的温 度范围内均容易产生再结晶。 而含铌钢的临界变形量却较大， 在950℃以下的温度区域内要 使含铌钢完成再结晶是很困难 的。
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2.3 奥氏体/铁素体相变规律及形变诱导相变
奥氏体/铁素体相变行为
轧制后奥 氏体晶粒
铁素体 形核
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（2）轧制温度的控制
轧制温度的控制主要是强调 对精轧温度区间的控制，精 轧温度越高，终轧温度也越 高，奥氏体晶粒越粗大，相 变后易出现晶粒粗化及魏氏 组织。 通常要求最后几道次的轧制 温度要适当降低，使终轧温 度尽可能地接近奥氏体开始 转变的温度，对低碳结构钢 约 为 830℃ 或 更 低 些 ， 对 含 铌钢可控制在730℃左右。
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铌、钒、钛对铁素体/珠光体钢脆性转变温度的影响
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2、轧制过程中的组织性能的变化
2.1 钢材热变形过程中的硬化、软化和组织结构变化
钢材热变形时的应力－应变曲线规律
图5. 0.10%C,1.22%Mn,0.02%Nb钢在
0.6Tm 以上温度变形时的应力－应变曲
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线
2.1 钢材热变形后的静态再结晶过程
控制轧制与控制冷却
1
主要内容
➢ 钢材的质量性能 ➢ 轧制过程中的组织性能变化规律 ➢ 轧制过程中的组织性能控制 ➢ 控轧控冷技术的新进展
2
1.1性能指标
性能指标
韧塑性 影响因素
强塑指标 冲击韧性 冷弯性能 焊接性能
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韧塑性 影响因素
合金元素：H：会引起氢 脆和延迟断裂（高强钢、
强板、高建等）
坯料停放
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再结晶行为对组织性能的影响
中高碳钢棒线材的控冷工艺及主要类型(PPT 29页)
施洛曼控冷工艺风冷段的五种型式
第一种型式：经过水冷后的垂直线圈和水平线圈进行空 气自然冷却。
第二种型式：低速空气冷却，线圈仅是呈水平状放置。 第三种型式：适合某些特殊需要缓冷的钢种，吐丝后面 加保温罩，罩内可装烧嘴进行加热保温。 第四种型式：用于要求低温收集的钢种，在运输机的后 部加了冷却罩。 第五种型式：主要用于处理奥氏体和铁素体不锈钢。奥 氏体钢（不经水冷）、铁素体钢（经水冷）经过一段空气 冷却后，在一个辊道式连续退火炉内加热并保温，然后在 第二运输带进入水池急冷。
USTB
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2）精轧机组前、后设置水冷装置
精轧机组前、后设置水冷装置 1-中轧机; 2-精轧前水箱; 3-飞剪;
4-精轧机; 5-精轧后水箱
适合于生产优质合金钢材，生产线长度较前一种型式短， 但生产操作没有其灵活。
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c、Stelmor控制冷却工艺的优点
增加盘卷规格； 获得均匀的显微组织； 取代空气淬火和铅浴淬火； 提高了某些钢种强度。
采用斯太尔摩控制冷却工艺之后，线材的盘重 由0.5t以下增到2t以上，取代了原来的空气淬火，降 低了酸耗，提高了卷筒的寿命，减少了氧化铁皮厚 度。由于铁皮薄而轻，增加了产量，同时线材各种 特性指标得到改善，同时减少了热处理的费用。
如ED法、EDC法沸水冷却、流态床冷却、DP 法竖井冷却及间歇多段穿水冷却等。
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A、Stelmor控冷工艺
第一种型式：经过水冷后的垂直线圈和水平线圈进行空 气自然冷却。
第二种型式：低速空气冷却，线圈仅是呈水平状放置。 第三种型式：适合某些特殊需要缓冷的钢种，吐丝后面 加保温罩，罩内可装烧嘴进行加热保温。 第四种型式：用于要求低温收集的钢种，在运输机的后 部加了冷却罩。 第五种型式：主要用于处理奥氏体和铁素体不锈钢。奥 氏体钢（不经水冷）、铁素体钢（经水冷）经过一段空气 冷却后，在一个辊道式连续退火炉内加热并保温，然后在 第二运输带进入水池急冷。
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2）精轧机组前、后设置水冷装置
精轧机组前、后设置水冷装置 1-中轧机; 2-精轧前水箱; 3-飞剪;
4-精轧机; 5-精轧后水箱
适合于生产优质合金钢材，生产线长度较前一种型式短， 但生产操作没有其灵活。
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c、Stelmor控制冷却工艺的优点
增加盘卷规格； 获得均匀的显微组织； 取代空气淬火和铅浴淬火； 提高了某些钢种强度。
采用斯太尔摩控制冷却工艺之后，线材的盘重 由0.5t以下增到2t以上，取代了原来的空气淬火，降 低了酸耗，提高了卷筒的寿命，减少了氧化铁皮厚 度。由于铁皮薄而轻，增加了产量，同时线材各种 特性指标得到改善，同时减少了热处理的费用。
如ED法、EDC法沸水冷却、流态床冷却、DP 法竖井冷却及间歇多段穿水冷却等。
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A、Stelmor控冷工艺
轧钢控轧控冷综述PPT课件
(5)对于中高碳钢，控制轧制利控制冷却的目的不仅只是
2021/7/30 提高强韧性，有时还有一些其它性能及组织方面的要求。
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6.控轧条件下的变形抗力
6.1 控轧中组织的变化对变形抗力的影响？ （1） 控轧中存在的残余应变对变形抗力的影响 （2） 控轧中广泛采用的形变-再结晶，时A晶粒不断细化，细小
4.2 Nb（C，N）析出特点
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4.3 微量合金元素在控轧控冷中的作用
1） 加热时阻止奥氏体晶粒长大：由于微量元素形成高度弥散的碳氮化合 物小颗粒，可以对A晶界起固定作用，从而阻止A晶界迁移，组织A晶粒 长大。
2） 抑制A再结晶：由于微合金元素原子的固溶阻塞及拖曳作用，及微合金 元素的碳氮化合物的动态析出，阻止了A的动态再结晶。也阻止了再结晶 发生数量及长大。
3）细化了F晶粒:一方面阻止了A晶粒长大，一方面阻止A再结晶，细化了 A，从而细化F。
4）影响强韧性能：形成细小晶粒及第二相弥散沉淀物，从而既提高强度又 提高韧性。
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5 中高碳钢的控轧特点
5.1 试简述中高碳钢的控轧特点？
(1)以铁素体为主的钢，以细化铁素体晶粒来提高强度和 韧性，不论采用何种控制轧制方法都可以；
使奥氏体变形应力增加的原因，
一方面是由于固溶于A中微量元
素的作用，另一方面是由于在
1100 ℃下形变诱导析出和在变
形温度下析出的Nb（C、N）抑
制了A的再结晶。
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6.3多道次变形对变形抗力的影响
已知：道次之间的软化率反映了静态回复和静态再结晶的进行情况。变形 温度愈高、间隙时间愈长，软化率愈大。
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何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
控轧控冷的应用
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
控轧控冷的应用
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思