控軋控冷對普碳鋼組織性能影響的研究.docx

1、控軋控冷對普碳鋼組織性能影響的研究摘要：介紹了控軋控冷的基本思想和工藝原理，并對比了不同控軋控冷條件下所得到材料的力學性能和晶粒尺寸，驗證了控軋控冷技術的一些基本原理，也說明了控軋控冷技術會成為生產高性能鋼材的必然趨勢。關鍵詞：控軋控冷；普碳鋼；力學性能；晶粒尺寸1.前言控制軋制和控制冷卻技術，即TMCP，被稱為20世紀鋼鐵行業(yè)最偉大的發(fā)明。也正是由于TMCP的快速發(fā)展，才出現(xiàn)了各種各樣高質量優(yōu)良的鋼材，支撐社會的發(fā)展和進步1。所謂控制軋制，就是控制熱軋條件,在奧氏體() 的基體上形成高密度的鐵素體() 晶核，從而在相變后，達到細化鋼材的組織結構。換言之，即為對奧氏體硬化狀態(tài)的控制，通過變形在

2、奧氏體中積累大量的能量,在軋制過程中獲得處于硬化狀態(tài)的奧氏體,為后續(xù)的相變過程中實現(xiàn)晶粒細化做準備。為了突破控制軋制的限制,同時也是為了進一步強化鋼材的性能,在控制軋制的基礎上,又形成了控制冷卻技術?？刂评鋮s的核心思想,是通過控制鋼材的冷卻速度，同樣達到控制硬化奧氏體相變過程的目的,以進一步細化鐵素體晶粒,以及通過相變強化得到貝氏體等強化相,進一步改善材料的性能。實現(xiàn)控制冷卻的主要媒介是冷卻水2。2.實驗材料及實驗方法本實驗采用普碳鋼做實驗材料，分為4組。坯料的原始厚度是28mm。鋼坯加熱溫度為1150，出爐后采用450熱軋實驗軋機經過5道次軋制獲得2mm左右的鋼板，其間運用紅外線測溫儀測量鋼

3、材溫度從而達到控制軋制的目的，具體的壓下規(guī)程（考慮軋機彈跳）和軋制溫度見表1和表2.表1.熱軋變形制度（考慮軋機彈跳）道次12345軋后厚度/mm15841.50.8控制冷卻方案為軋后空冷，主要應用于1號鋼和2號鋼，冷卻方案為軋后水冷，應用于3號和4號鋼。表2.熱軋溫度及冷卻方式表編號 軋制溫度/開冷溫度/冷卻方式12345預定實際1120106010009509001112010591026996896 863 空冷預定實際112010601000950800 2112210761007858864805空冷預定實際11201060100095090031104102310211006903

4、776水冷預定實際1120106010009508004108010551020952875745水冷3實驗結果與討論3.1 試驗結果在實驗鋼上按照國家標準取寬為12.5mm的軋向拉伸試樣，之后在拉伸試驗機進行拉伸試驗，試驗結果如圖1.沿鋼板軋向取V沖擊試樣進行常溫沖擊實驗,試驗結果如圖2所示。線切割獲得1010的試樣，經砂紙打磨和拋光之后用4%的硝酸酒精溶液浸蝕得到金相試樣。采用金相顯微鏡觀測分析金相組織，部分實驗鋼金相顯微組織如圖3和圖4所示。圖1.拉伸試驗結果圖2.不同試驗材料室溫沖擊韌性的分布(a) (b) (c)(d)圖3.不同工藝下沿軋向的顯微組織（放大500倍）（a）-1號試驗鋼

5、;（b）-2號試驗鋼;（c）-3號試驗鋼;（d）-4號試驗鋼 (a) (b)(c)(d)圖4.不同工藝下沿垂直于軋向的顯微組織（放大500倍）（a）-1號試驗鋼;（b）-2號試驗鋼;（c）-3號試驗鋼;（d）-4號試驗鋼3.2 冷卻方式對組織和性能的影響對比1號鋼和3號鋼，2號鋼和和4號鋼的實驗結果可以看出，在軋制制度相同的情況下，水冷的鋼板不論屈服強度或是抗拉強度均明顯高于空冷的鋼板，相反延伸率和沖擊韌性均要低于空冷。通過圖3和圖4也可以得到3號鋼組織比1號細小，4號鋼組織比2號鋼細小。這主要由于3號和4號鋼軋后采用了冷卻速度較大的水冷，保留下來更多的硬化奧氏體，在之后相變的過程中提高了鐵素

6、體的形核率，從而細化了晶粒，提高了力學性能。然而1號和2號鋼板軋后空冷，冷卻速度較慢，導致板材發(fā)生了再結晶，從而軟化了鋼板，削弱了其力學性能。對于3號和4號鋼，雖然其屈服強度和抗拉強度相對較高，但造成其屈強比較大，從而導致了沖擊韌性的降低。3.2 不同的軋制溫度對組織和性能的影響不同的軋制溫度也導致了鋼材的組織和性能的不同。對比1號鋼和2號鋼，2號鋼屈服強度和抗拉強度均高出1號鋼60MPa左右，延伸率幾乎是1號鋼的2倍，沖擊韌性相差不大，對比其顯微組織也能到2號鋼的晶粒細小且均勻。造成這種規(guī)律的原因在于熱軋最后一道次2號鋼的開軋溫度較低。在靠近相變點盡量低的溫度下軋制，同樣起到了保留較多的高能量奧氏體的作用，從而提高鐵素體的形核率，達到細化晶粒，提高力學性能的目的。傳統(tǒng)的控軋控冷通常采用的 “低溫大壓下”的原因也正在于此。此外，傳統(tǒng)控軋控冷技術通常還采用添加微合金元素的手段，其原理在于提高了奧氏體再結晶溫度，達到同樣的效果1。4結論及分析（1） 熱軋過程中，采用不同的控軋控冷制度可以不同程度上的提高板材的力學性能；（2） 在軋后的冷卻方式相同的條件下，開軋溫度越低越有利于獲得質量優(yōu)良的板材，屈服強度和抗拉強度可以提高60MPa左右；（3） 針對相同的軋制制度，不同的軋后冷卻方式也會影響板材性能。采用冷卻速度較快的冷卻方式可以更多的保留硬化奧氏體，從而達到細