控轧控冷对普碳钢组织性能影响的研究

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控轧控冷对钢板质量的影响

控轧控冷对钢板质量的影响

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。

20MnSi钢控轧控冷对钢材性能影响的研究

20MnSi钢控轧控冷对钢材性能影响的研究

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。

钢材控轧控冷工艺的技术研究及应用

钢材控轧控冷工艺的技术研究及应用

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.

冷却速度对中强度普通碳钢显微组织的影响.

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。

控轧控冷工艺参数对B微合金化中碳钢组织的影响

控轧控冷工艺参数对B微合金化中碳钢组织的影响

a r i o n ay a e a alb e t mp o e t e p a t eo main o te . tga n b u d r r v i l o i r v h l si d fr t fB se 1 a c o M a e i lI d x B Mir aly n d u C r o te .Ho o r si n T s .Sr cu e De e o me t t ra n e c o l i g Me i m— a b n S e 1 o tC mp e so e t t t r v l p n u
Yu n Wu u .Z o n n u Qin a h a h u He g a d F a g
( oቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ eo t i s c neadE gneig u a nvr t,C agh 1 02 C l g f e a i c n nier ,H n nU i sy hn sa 8 ) e Ma r l S e n ei 40
关键词 B微 合 金 化 中碳 钢 热压 缩试验 组 织 演 变
Efe t o n r l ng Ro l g a d Co ln r m e e s o t u t r f c f Co t o l l n n o i g Pa a i i tr n S r c u e 0 M i r a l y d M e i m — r o t e fB c o l e o du Ca b n S e l
Ab ta t De eo me to t cueo col yn du cr o te % :0 3 sr c v lp n f r tr fmiral igme im—ab n se l( su o . 2~0 3 C. 0 1~0 0 0 . 8 0. 0 . 1 B.≤

控轧控冷工艺对X100管线钢组织和性能的影响

控轧控冷工艺对X100管线钢组织和性能的影响

A s at T ecnrl drln dco n sfr .bT i olyn o i l es e ( .5 C l8 M , bt c h ot l l ga ol g et V N .i e aoig r o e oi n i t a o m r l X10pp i el 0 07 , _4 n en t
0 2 Mo .5 )h s b e a re u y q 3 0 mm olmi n l b rt r .Re u t s o e h tw t n t o ig tmp r tr a e n e rid o tb b 5 4 rl l i a o aoy s l h w d t a ih i i a r l n e e au e s i l 11 0℃ .f ih n mp rt r 0 9 0 ℃ a d e d c l g tmp r t r 0 ~4 0 ℃ te sr c u eo o te s e 0 i s i g t e a u e8 0 n e 0 n n o i n e eaue10 O h t tr f u X1 0 se l Wa a - iua r t + ga ua ant. w rb ii n dwi e raigf ihn mp rtr h t cu ef e n  ̄ n h c lr ere f i r lrb ii 1 e ant n eo e:a t d cesn ns igt eaue,tesr tr n da d s e g h i e u i t o te n ra e w t e ra i g e d c oi g tmp rt r h t n t ce s d b tte t u h e so te e r a e .T e f e H e e s d. i d c e sn n o l s h n e ea u et e sr gh i ra e u h o g n s fse l ce d h e n d s o t m o l n r c s rX1 0 p p l e se l Sf ih n mp r tr 5 ℃ w t n o l g tmp r tr o ℃ . pi mu h t o r i g p o e sf 0 i ei te n s i g t o n ii e ea u e 8 0 i e d c o n e e au e 2 0 h i M a e lI d x X1 0 P p l e S e l o told R l n n o l g P o e s t c u e t Ha n e 0 i ei t e ,C n rl o i g a d C o i r c s ,S r t r ,Me h n e rp r e n e n u e a i a P o et s l i

控制冷却参数对普碳钢组织性能的影响

控制冷却参数对普碳钢组织性能的影响

第2 8卷 4期
文 章 编 号 :04— 7 2 0 4 3 7— 4
控 制 冷 却 参 数对 普 碳 钢 组 织 性 能 的 影 响
方 琪 韩 , 峰 , 孙 伟 赵 德 文 吴 , , 迪
( .内蒙古科技大 学 材料 与 冶 金 学 院 , 蒙古 包 头 1 内 041 2 100;.包 头钢 铁 ( 团 ) 司 带 钢 厂 , 集 公 内蒙 古 包 头
10 0 ) 10 4
0 4 1 ;.东 北 大 学 轧 制 技 术 及 连 轧 自动 化 国家 重 点 实 验 室 , 宁 沈 阳 10 0 3 辽
关键 词 : 控制冷却 ; 中厚板 ; 细化晶粒 ; 力学性能
中 图分 类 号 :G 4 . T 12 1 文献标识码 : A

要: 以普碳 { 为研究对象 , 冈 对G S 后的板材进行控制冷却实验 .结果表明 , U 采用 轧后自动控 制冷却系统进 行控
Ba a o og ng Gr up,Ba tu 01 01 oo 4 0,Chia; n 3.Th Stt De La o ao y o Ro l a d Autma in,No t a tr Unv riy,S ny n e ae y b r tr f li ng n o to rhe se n ies t he a g
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控轧控冷技术在钢材生产中的应用

控轧控冷技术在钢材生产中的应用

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。

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控轧控冷对普碳钢组织性能影响的研究
摘要:介绍了控轧控冷的基本思想和工艺原理,并对比了不同控轧控冷条件下所得到材料的力学性能和晶粒尺寸,验证了控轧控冷技术的一些基本原理,也说明了控轧控冷技术会成为生产高性能钢材的必然趋势。

关键词:控轧控冷;普碳钢;力学性能;晶粒尺寸
1.前言
控制轧制和控制冷却技术,即TMCP,被称为20世纪钢铁行业最伟大的发明。

也正是由于TMCP的快速发展,才出现了各种各样高质量优良的钢材,支撑社会的发展和进步[1]。

所谓控制轧制,就是控制热轧条件,在奥氏体(γ) 的基体上形成高密度的铁素体(α) 晶核,从而在相变后,达到细化钢材的组织结构。

换言之,即为对奥氏体硬化状态的控制,通过变形在奥氏体中积累大量的能量,在轧制过程中获得处于硬化状态的奥氏体,为后续的相变过程中实现晶粒细化做准备。

为了突破控制轧制的限制,同时也是为了进一步强化钢材的性能,在控制轧制的基础上,又形成了控制冷却技术。

控制冷却的核心思想,是通过控制钢材的冷却速度,同样达到控制硬化奥氏体相变过程的目的,以进一步细化铁素体晶粒,以及通过相变强化得到贝氏体等强化相,进一步改善材料的性能。

实现控制冷却的主要媒介是冷却水[2]。

2.实验材料及实验方法
本实验采用普碳钢做实验材料,分为4组。

坯料的原始厚度是28mm。

钢坯加热温度为1150℃,出炉后采用450热轧实验轧机经过5道次轧制获得2mm左右的钢板,其间运用红外线测温仪测量钢材温度从而达到控制轧制的目的,具体的压下规程(考虑轧机弹跳)和轧制温度见表1和表2.
表1.热轧变形制度(考虑轧机弹跳)
道次 1 2 3 4 5
轧后厚度/mm 15 8 4 1.5 0.8
控制冷却方案Ⅰ为轧后空冷,主要应用于1号钢和2号钢,冷却方案Ⅱ为轧后水冷,应用于3号和4号钢。

表2.热轧温度及冷却方式表
编号
轧制温度/℃
开冷温度/℃
冷却方式
1 2 3 4 5 1120 1060 1000 950 900
1 1120 1059 1026 996 896 863 空冷 1120 1060 1000 950
800
2 1122 1076 1007 858 864
805
空冷
1120 1060 1000 950 900 3 1104 1023 1021 1006 903
776
水冷
1120 1060 1000 950 800 4 1080
1055
1020
952
875
745
水冷
3.实验结果与讨论
3.1
试验结果
在实验钢上按照国家标准取宽为12.5mm 的轧向拉伸试样,之后在拉伸试验机进行拉伸试验,试验结果如图1.沿钢板轧向取V 冲击试样进行常温冲击实验,试验结果如图2所示。

线切割获得10×10的试样,经砂纸打磨和抛光之后用4%的硝酸酒精溶液浸蚀得到金相试样。

采用金相显微镜观测分析金相组织,部分实验钢金相显微组织如图3和图4所示。

图1.拉伸试验结果
预定
实际 预定 实际 预定 实际
20
40
60
80
100
120
1234




/
J
/
c
n
2
冲击韧性图2.不同试验材料室温冲击韧性的分布
(a) (b)
(c)(d)
图3.不同工艺下沿轧向的显微组织(放大500倍)
(a)-1号试验钢;(b)-2号试验钢;(c)-3号试验钢;(d)-4号试验钢
(a) (b)
(c) (d)
图4.不同工艺下沿垂直于轧向的显微组织(放大500倍)(a)-1号试验钢;(b)-2号试验钢;(c)-3号试验钢;(d)-4号试验钢3.2 冷却方式对组织和性能的影响
对比1号钢和3号钢,2号钢和和4号钢的实验结果可以看出,在轧制制度相同的情况下,水冷的钢板不论屈服强度或是抗拉强度均明显高于空冷的钢板,相反延伸率和冲击韧性均要低于空冷。

通过图3和图4也可以得到3号钢组织比1号细小,4号钢组织比2号钢细小。

这主要由于3号和4号钢轧后采用了冷却速度较大的水冷,保留下来更多的硬化奥氏体,在之后相变的过程中提高了铁素体的形核率,从而细化了晶粒,提高了力学性能。

然而1号和2号钢板轧后空冷,冷却速度较慢,导致板材发生了再结晶,从而软化了钢板,削弱了其力学性能。

对于3号和4号钢,虽然其屈服强度和抗拉强度相对较高,但造成其屈强比较大,从而导致了冲击韧性的降低。

3.2 不同的轧制温度对组织和性能的影响
不同的轧制温度也导致了钢材的组织和性能的不同。

对比1号钢和2号钢,2号钢屈服强度和抗拉强度均高出1号钢60MPa左右,延伸率几乎是1号钢的2倍,冲击韧性相差不大,对比其显微组织也能到2号钢的晶粒细小且均匀。

造成这种规律的原因在于热轧最后一道次2号钢的开轧温度较低。

在靠近相变点尽量低的温度下轧制,同样起到了保留较多的高能量奥氏体的作用,从而提高铁素体的形核率,达到细化晶粒,提高力学性能的目的。

传统的控轧控冷通常采用的“低温大压下”的原因也正在于此。

此外,传统控轧控冷技术通常还采用添加微合金元素的手段,其原理在于提高了奥氏体再结晶温度,达到同样的效果[1]。

4.结论及分析
(1)热轧过程中,采用不同的控轧控冷制度可以不同程度上的提高板材的力学性能;
(2)在轧后的冷却方式相同的条件下,开轧温度越低越有利于获得质量优良的板材,屈服强度和抗拉强度可以提高60MPa左右;
(3)针对相同的轧制制度,不同的轧后冷却方式也会影响板材性能。

采用冷却速度较快的冷却方式可以更多的保留硬化奥氏体,从而达到
细化晶粒的目的。

5.参考文献
[1] 王国栋.新一代控制轧制和控制冷却技术与创新的热轧过程[J].东北大学学报(自然科学版),2009,30(7)
[2] 於亮,军会,宋惠改.控轧控冷技术的发展与应用[J].冶金,2006(1)。

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