材料加工組織性能控制第四章XXXX9

1、4.軋后冷卻過程中鋼組織變化控制冷卻概念：熱軋變形奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變溫度(Ar3)相變后的鐵素體晶粒易長大造成力學(xué)性能降低?？刂评鋮s實(shí)質(zhì)：對控制軋制后的奧氏體用高于空冷的速度從Ar3以上的溫度控制冷卻至相變溫度區(qū)域，使鐵素體進(jìn)一步晶粒細(xì)化。工藝：從Ar3以上的溫度開始，在相變終了溫度附近(550500)結(jié)束，然后進(jìn)行空冷。組織：細(xì)晶粒鐵素體和微細(xì)彌散型貝氏體的混合組織。對強(qiáng)度及韌性的影響:控制冷卻設(shè)備：必須能均勻控制長、寬、厚方向鋼板的性能。冷卻方式：同時冷卻型、通過冷卻型。圖2-9 軋制后冷卻對抗拉強(qiáng)度、斷面轉(zhuǎn)變溫度的影響4.1 CCT曲線及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物目的： 等溫轉(zhuǎn)變曲線(TTT曲線)：反映過

2、冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的規(guī)律；連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(CCT曲線)：在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變過程中，鋼中的奧氏體在不斷降溫的條件下發(fā)生轉(zhuǎn)變的。CCT曲線的測量:膨脹法測CCT曲線原理：各相具有不同的比容：馬氏體體素體珠光體奧氏體碳化物 。實(shí)驗(yàn)步驟：選定奧氏體化溫度及保溫時間：確定冷卻速度：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：02004006008001000-2024681012溫度 膨脹率x10-35/s02004006008001000-4-2024681012膨脹率X10-3溫度0.08/sAc1=750Ac3=902Ar1=764Ar3=82311010010001000002004006008001000 溫度 時 間 s原始

3、狀 態(tài) : 熱 軋奧 氏體化溫度: 950,10分0.08/s0.5/s1/s5/s10/s30/s50/sFHV559 381 344265261264263263Ms=477(計算 ）Ac1=750Ac3=902F+PBM80/s圖4-1 共析鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線 轉(zhuǎn)變中止線：表示冷卻曲線與此線相交時轉(zhuǎn)變并未最后完成，但奧氏體停止了分解，剩余部分被過冷到更低溫度下發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。兩個臨界冷卻速度：圖4-2 冷卻速度對共析鋼奧氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域(a)及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物(b)的影響1- 1-珠光體轉(zhuǎn)變開始線;2-珠光體轉(zhuǎn)變終了線3-珠光體轉(zhuǎn)變終止線;4-馬氏體轉(zhuǎn)變開始線;5-馬氏體轉(zhuǎn)變終了線圖4-3 0.

4、30%C鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線奧氏體化溫度:930C;時間:30min4.2控制冷卻各階段的冷卻目的和冷卻方式的選擇各階段冷卻目的：1)高溫終軋：a)奧氏體狀態(tài)：b）慢冷的結(jié)果：2)低溫終軋：a)奧氏體狀態(tài)：b)變形的影響：c）慢冷的結(jié)果：3)高碳鋼和高碳合金鋼：軋后控冷分三階段：一次冷卻：從終軋溫度Ar3或Arcm溫度范圍。目的： （1）控制變形奧氏體的組織狀態(tài)；（2）固定位錯；（3）降低相變溫度。一次冷卻開始快冷溫度的影響：二次冷卻：從相變開始相變結(jié)束。目的：控制相變過程（具體：），保證鋼材快冷后得到所要求的金相組織和力學(xué)性能。 圖4-6 控制軋制CCT曲線在不同冷卻速度時的組織形態(tài)實(shí)線：Nb

5、鋼；虛線：Si-Mn鋼三次冷卻(空冷）：相變后至室溫范圍內(nèi)的冷卻。目的： 對低碳鋼：沒有什么影響。對含Nb鋼：發(fā)生碳氮化物析出。對高碳鋼或高碳合金鋼：冷卻方法： 1)噴水冷卻(噴流冷卻)：水從壓力噴嘴中以一定壓力噴出水流，而水流為連續(xù)的，沒有間斷現(xiàn)象，但是呈紊流狀態(tài)。優(yōu)點(diǎn)：穿透性好，在水膜比較厚的時候采用。應(yīng)用：中厚鋼板軋后冷卻和鋼板淬火時；在型鋼冷卻中進(jìn)行局部冷卻。缺點(diǎn)：水的噴濺利害，水的利用率較差。 2)噴射冷卻：將水加壓由噴嘴噴出的時候，如果超過連續(xù)噴流的流速時則水流發(fā)生破斷，形成液滴群沖擊被冷卻的鋼材表面。應(yīng)用：一般冷卻及各種用途的噴嘴。缺點(diǎn)：控制的冷卻能力范圍不太寬，需要比其它方法施

6、加更高的壓力。 3)霧化冷卻：用加壓空氣使水霧化，水和高壓高速氣流一起從噴嘴噴出形成霧狀。缺點(diǎn)：系統(tǒng)比較復(fù)雜，設(shè)備費(fèi)用增加、噪音大、車間霧氣較大。優(yōu)點(diǎn)：調(diào)整冷卻能力的范圍較大，可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)風(fēng)冷、弱水冷、噴水冷，且冷卻比較均勻。 4)層流冷卻：給以一定壓力的水從噴嘴噴出形成噴流，當(dāng)噴射的出口速度比較低時，形成平滑的噴射噴流，平滑的層狀噴流落到一定距離時，由于水的加速度影響而破斷成液滴流，破壞了層流狀態(tài)。優(yōu)點(diǎn)：噴流可在一較長距離內(nèi)保持水的層流狀態(tài)，獲得很強(qiáng)的冷卻能力。應(yīng)用：一般在要求強(qiáng)冷時使用。目前鋼板生產(chǎn)中采用管層流和板層流二種方式。 圖4-7 各種冷卻方法的冷卻能力 熱軋寬帶鋼機(jī)組輸出輥道上冷

7、卻布置4.3 顯微組織對控制冷卻材的強(qiáng)度和韌性的影響4.3.1 鐵素體晶粒度的影響 圖4-5 再結(jié)晶晶粒度與晶粒度的關(guān)系冷卻速度：1-44C/s；2-22C/s ； 3-14C/s ；4-0.7C/s圖4-6 晶粒度與脆性轉(zhuǎn)化溫度的關(guān)系（Si-Mn）1-軋制溫度1000C ；2-軋制溫度950C ；3-軋制溫度850C現(xiàn)象：（1）鐵素體晶粒度與vTrs 關(guān)系。（2）在相同的鐵素體晶粒度下，降低終軋溫度可使韌性得到改善（原因）。4.3.2 貝氏體的影響圖4-7 抗張強(qiáng)度隨貝氏體和（或）珠光體的體積分?jǐn)?shù)的變化圖4-8 貝氏體（+珠光體）的體積百分?jǐn)?shù)與vTrs的關(guān)系，N-晶粒度4.3.3 馬氏體的影

8、響 圖4-9 馬氏體對沖擊性能的影響 生成10%的馬氏體可使vTrs提高30。因此，作為控制冷卻材料，基本上不應(yīng)使其生成馬氏體。4.3.4 混合組織的影響總結(jié)： (1)細(xì)小鐵素體生成量較少的軋制條件(高溫加熱、低溫區(qū)壓下率小、高溫終軋等)下，多邊形鐵素體生成量少，控制冷卻時未轉(zhuǎn)變的晶粒粗大，易生成比較粗大的貝氏體+鐵素體。(2)細(xì)小鐵素體生成量較多的軋制條件(低溫加熱，低溫區(qū)壓下率大、低溫終軋等)下，多邊形鐵素體生成量較多，控制冷卻時未轉(zhuǎn)變的晶粒細(xì)小，發(fā)生鐵素體+馬氏體的細(xì)小混合組織，抑制貝氏體的轉(zhuǎn)變。 4.4 控制軋制工藝參數(shù)對控制冷卻材料的強(qiáng)度和韌性的影響4.4.1 加熱溫度的影響圖4-15 不同加熱溫度對強(qiáng)度和韌性的影響圖4-16 加熱溫度對力學(xué)性能的影響1-0.7C/s,850CF.T,2-10C/s,850CF.T;3-10C/s,710CF.T,4-0.7C/s,5-15C/s,6-20C/s4.4.2 終軋溫度的影響 圖4-17 熱軋的終軋溫度同抗拉強(qiáng)度及夏比斷口轉(zhuǎn)折溫度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)條件：碳鋼加熱至1100，于800700間改變終軋溫度。結(jié)果：(1