钢材的控制轧制和控制冷却(1)
控制轧制、控制冷却工艺技术

控制轧制、控制冷却工艺技术————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:控制轧制、控制冷却工艺技术1.1 控制轧制工艺控制轧制工艺包括把钢坯加热到适宜的温度,在轧制时控制变形量和变形温度以及轧后按工艺要求来冷却钢材。
通常将控制轧制工艺分为三个阶段,如图1。
1所示[2]:(1)变形和奥氏体再结晶同时进行阶段,即钢坯加热后粗大化了的γ呈现加工硬化状态,这种加工硬化了得奥氏体具有促使铁素体相变形变形核作用,使相变后的α晶粒细小;(2)(γ+α)两相区变形阶段,当轧制温度继续降低到Ar3温度以下时,不但γ晶粒,部分相变后的α晶粒也要被轧制变形,从而在α晶粒内形成亚晶,促使α晶粒的进一步细化.图1。
1控制轧制的三个阶段(1)—变形和奥氏体再结晶同时进行阶段;(2)—低温奥氏体变形不发生再结晶阶段;(3)—(γ+α)两相区变形阶段。
1.2 控制轧制工艺的优点和缺点控制轧制的优点如下:1.可以在提高钢材强度的同时提高钢材的低温韧性。
采用普通热轧生产工艺轧制16Mn钢中板,以18mm厚中板为例,其屈服强度σs≤330MPa,—40℃的冲击韧性A k≤431J,断口为95%纤维状断口.当钢中加入微量铌后,仍然采用普通热轧工艺生产时,当采用控制轧制工艺生产时,—40℃的A k值会降低到78J以下,然而采用控制轧制工艺生产时。
然而采用控制轧制工艺生产时—40℃的A k值可以达到728J以上。
在通常热轧工艺下生产的低碳钢α晶粒只达到7~8级,经过控制轧制工艺生产的低碳钢α晶粒可以达到12级以上(按ASTM标准),通过细化晶粒同时达到提高强度和低温韧性是控轧工艺的最大优点。
2.可以充分发挥铌、钒、钛等微量元素的作用。
在普通热轧生产中,钢中加入铌或钒后主要起沉淀强化作用,其结果使热轧钢材强度提高、韧性变差,因此不少钢材不得不进行正火处理后交货。
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 controlledcooling of hot rolled steel organization performance control technology, has been widely usedinthe hot rolled strip steel,plate,steel,wire rod and steelpipeand other steel products production fields。
Controlledrollingtechnology of controlled cooling can pas sover assaulting a police officer, phasetransformationstrengthening and so on,to improve the strengthofthe steeltoug hness、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、2 控轧控冷技术得冶金学原理2。
控制轧制和控制冷却技术的新发展

控制轧制和控制冷却技术的新发展陈琪材料成型及控制工程14摘要: 阐述了控轧控冷工艺的机理和工艺特点,介绍了为改善板形而开发的分开的冷却和润滑系统以及动态轧制工艺、GCr15轴承钢控轧新工艺的热模拟实验结果和低碳贝氏体钢的新发展。
指出应积极消化吸收先进的控轧控冷工艺,研制开发出高强、高韧性钢板。
关键词:控制轧制;控制冷却;低碳贝氏体钢;应变诱导;高速线材;Abstract:Explains the mechanism and the technical features of controlled rolling and controlled cooling technology, introduces developed separated cooling lubricating sys tem and dynamic rolling technology for improving the plate shape, hot simulated test result of new controlled rolling technology of bearing steel GCr15 and new developm ent of low carbon bainite steel, points out that must be to actively digest advanced con trolled rolling and controlled cooling technology, develop high strength and high toug hness plate.Keywords:controlled rolling;controlled cooling;low carbon bainite steel;strain induce d; Tell wire1引言控制轧制与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性能。
钢材的控制轧制和控制冷却(1)ppt课件

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;
钢材的控制轧制与控制冷却技术

钢材的控制轧制与控制冷却技术专业:材料成型及控制工程12姓名:***学号:钢材的控制轧制与控制冷却技术管沁(材料成型及控制工程12级)[摘要]控制轧制和控制冷却能将热轧钢材的两种强化效果相加,进一步提高钢材的强度、韧性和焊接性能,获得更合理的综合力学性能。
控轧控冷工艺是一项提高钢材质量、节约合金、简化工序、节约能源消耗的先进轧钢工艺技术。
由于控轧控冷具有形变强化、相变强化的综合作用,因此控轧控冷既能提高钢材强度又能改善钢材的韧性和塑性。
轧钢厂生产的中厚钢板、热轧板卷、棒、线、型材和钢管都可以采用控轧控冷工艺。
[关键词]控制轧制;控制冷却;中厚板;线材生产Abstract:Controlled rolling and controlled cooling could add those two reinforcement effect of hot rolled steel products, further improve the strength, toughness and welding performance of steel, to obtain better comprehensive mechanical properties. Controlled rolling process of controlled cooling is an improve steel quality and saving alloy, simplify the process, save energy consumption of advanced rolling technology. Because the controlled rolling cold has deformation strengthening and phase transformation strengthening combination, so both can improve the strength of steel and controlled rolling cold can improve the toughness and plasticity of steel. Rolling mill in the production of medium plate, hot-rolled coil, rod, wire, profiles and steel tube can be used in a controlled rolling process of controlled cooling.Keyword:Controlled rolling;Controlled cooling;plate rolling Wire rod production 1.引言控制轧制和控制冷却工艺是现代钢铁工业最大的技术成就之一,所谓控制轧制和控制冷却技术,就是在一定的钢材化学成分的情况下,通过对轧制温度、压下量和轧后冷却过程参数的控制,可以细化钢材显微组织、显著改善和提高钢材的性能,获得具有良好综合性能的钢铁材料。
控轧控冷1

L0
拉伸性能
❖ 断面收缩率ψ: ❖ 断面收缩率ψ是评定材料塑性的主要指标。
AK A0 100%
A0
低碳钢的工程应力一工程应变曲线
true strain-stress line
2.0
Stress / MPa
1.5
Pm
Pb
1.0
0.5
0.0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
载荷P压入被测材料表面,保持一定时间后卸除载荷,测出压 痕直径d,求出压痕面积F计算出平均应力值,以此为布氏硬度 值的计量指标,并用符号HB表示。
标注:D/P/T如120HB/10/3000/10,即表示此硬度值120 在D=10mm,P=3000kgf,T=10秒的条件下得到的。
简单标注:200~230HB
布氏硬度测定主要适用于各种未经淬火的钢、退火、
正火状态的钢;结构钢调质件;铸铁、有色金属、质地 轻软的轴承合金等原材料。
布氏硬度试验只可用来测定小于450HB的金属材料,
②洛氏硬度(HR)
基本原理—洛氏硬度属压入法洛氏硬度测定时需 要先后施加二次载荷(予载荷P1和主载荷P2)预 加载荷的目的是使压头与试样表面接触良好以保 证测量结果准确。洛氏硬度就是以主载荷引起的
对微量塑性变形的抗力
E /e
拉伸性能
❖ 抗拉强度b: ❖ 定义为试件断裂前所能承受的最大工程应力,
以前称为强度极限。取拉伸图上的最大载荷,即 对应于b点的载荷除以试件的原始截面积,即得抗 拉强度之值,记σ为b=b Pmax/A0
拉伸性能
延伸率: 材料的塑性常用延伸率表示。测定方法如下:拉伸
试验前测定试件的标距L0,拉伸断裂后测得标距为Lk, 然而按下式算出延伸率
控制轧制和控制冷却工艺讲义

控制轧制和控制冷却工艺讲义控制轧制和冷却工艺讲义一、轧制工艺控制1. 轧制温度控制a. 在热轧过程中,轧机和钢坯之间的接触摩擦会产生高温,因此需要控制轧机温度,避免过热。
b. 实时监测轧机温度,根据温度变化调整轧制速度和冷却水量,确保温度适中。
c. 使用专用液体和冷却器进行在线冷却,防止轧机过热引起事故。
2. 轧制力控制a. 测量轧机产生的轧制力,确保轧机施加的压力适中。
b. 监控轧制力的变化,根据钢坯的变形情况调整轧制力,使钢坯的形状和尺寸满足要求。
c. 根据轧制力的大小调整轧制速度,保持稳定的轧制负荷。
3. 轧制速度控制a. 根据不同钢材的特性和规格,调整轧制速度,确保成品钢材的质量和尺寸满足要求。
b. 控制轧制速度的稳定性,避免过快或过慢的轧制速度导致钢材质量不达标。
4. 轧辊调整控制a. 定期检查和调整轧辊的位置和间距,确保钢坯能够顺利通过轧机,避免产生不均匀的轧制力和过度变形。
b. 根据车间实际情况和轧制工艺要求,调整轧辊的工作方式和参数,使轧制过程更加稳定和高效。
二、冷却工艺控制1. 冷却水量控制a. 根据钢材的材质和规格,调整冷却水的流量和压力,确保钢材迅速冷却到所需温度。
b. 监测冷却水流量和温度,根据实时数据调整冷却水量,确保冷却效果和成品钢材的质量。
2. 冷却速度控制a. 根据不同的冷却工艺要求,调整冷却速度,使钢材的组织和性能满足要求。
b. 监控冷却速度的变化,根据实时数据调整冷却速度,确保成品钢材的质量和性能稳定。
3. 冷却方法控制a. 根据钢材的特性和要求,选择合适的冷却方法,如水冷、风冷等。
b. 根据不同冷却方法的特点和效果,调整冷却工艺参数,使冷却效果和成品钢材的质量最优化。
4. 冷却设备维护a. 定期检查和维护冷却设备,确保设备的正常运行和效果良好。
b. 清洗和更换冷却设备中的阻塞、损坏部件,保证冷却水的流量和质量。
以上是对控制轧制和控制冷却工艺的讲义,通过合理的工艺控制和设备维护,能够提高轧制和冷却过程的效率和质量,满足钢材的要求。
棒线材控制轧制和控制冷却技术

棒线材控制轧制和控制冷却技术棒线材控制轧制和控制冷却技术樗里子(1.材料成型及控制工程 27)【摘要】控制轧制是在热轧过程中通过对金属加热制度、变形制度和温度制度的合理控制,使热塑性变形与固态相变结合,以获得细小晶粒组织,使钢材具有优异的综合力学性能的轧制新工艺。
控制冷却技术是轧钢生产的关键技术,受到冶金界的高度重视。
本文对控制轧制和控制冷却的概念、基础理论、分类及其在线材生产中的应用等情况进行了介绍。
控轧控冷目前已经广泛应用于热轧带钢、中厚板、型钢、棒线材和钢管等钢材生产的各个领域。
【关键词】控制轧制控制冷却广泛应用领域Abstract:Controlled rolling is a new technology for rolling process of hot rolling process, which can combine the thermal plastic deformation and solid phase transformation with the reasonable control of metal heating system, deformation and temperature. Control cooling technology is the key technology of steel rolling production, and it is highly valued by the metallurgical industry. In this paper, the concept, basic theory, classification and application of control cooling of rolling and controlled cooling are introduced in this paper. Controlled rolling and controlled cooling has been widely used in hot strip, medium and heavy plate, steel, rod and wire and steel pipe and other fields.Key Word:Controlled rolling Control cooling Wide application Field1.引言近代工业发展对热轧非调质钢板的性能要求越来越高,除了具有高强度外,还要有良好的韧性、焊接性能及低的冷脆性。
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课程简介
本课程作为金属材料加工方向 选修课,可使学生扩大和加深本专 业的知识,掌握材料加工的前沿技 术。 控制轧制的核心就是将轧制的动态 过程和热处理的动态过程相结合, 来提高产品的综合性能。
教学要求
理解通过对金属加热制度、变形制度和温 度制度的合理控制,使热塑性变形与固态 相变结合,以获得细小晶粒组织,使钢材 具有优异的综合力学性能。 了解控制冷却的工艺作用,控制轧制和控 制冷却技术在工业生产中的应用。 掌握钢的强韧化理论,变形条件下再结晶 和相变的组织行为理论,典型微合金元素 在控制轧制中的作用机理及控制冷却中的 强化冷却方式等控轧控冷的基本知识。
§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。
圆 形 拉 伸 试 样
拉伸前
拉伸后
§1.1
应力
钢的强化机制
颈缩阶段
强化阶段 屈服阶段 弹性变形阶段 应变
低碳钢和铸铁的拉伸曲线
§1.1
钢的强化机制
弹性极限(σe):表示材料保持弹性变形, 不产生永久变形的最大应力,是弹性零件的 设计依据。 屈服极限( 屈服强度σs):表示金属开始 发生明显塑性变形的抗力,铸铁等材料没有 明显的屈服现象,则用条件屈服点(σ0.2 ) 来表示:产生0.2%残余应变时的应力值。 强度极限(抗拉强度σb ):表示金属受拉 时所能承受的最大应力。 σe 、σs 、σb 是机械零件和构件设计和选 材的主要依据。
室温时,金属的塑性变形实质上就是 位错运动(或者更全面的说是晶体缺 陷运动,但位错运动是基本的,主要 的)。提高位错源开动所需要的应力 和位错运动的阻力,就提高了金属材 料的屈服强度,也就提高了金属材料 的强度,故提高钢的强度首先要提高 钢的屈服强度。
§1.1
钢的强化机制
一、冷变形强化(strain strengthening) (或应变硬化、应变强化、冷作硬化、 加工硬化、位错强化) 1、基本概念 冷变形:金属材料在再结晶温度以下 的变形。 冷变形强化:金属材料在冷塑性变形 过程中,随着变形程度增加,其强度 和硬度提高而塑韧性显著降低的现象
§1.1
4、应用
钢的强化机制
特别适用于纯金属及热处理不强化的合金, 尤其是导电材料(原因:虽然冷变形使延 性、导电性和耐蚀性降低,但与其它方法 如固溶强化相比,其冷变形后的导电性的 降低要小得多),故用冷加工方法加工输 电铜导线; 在实践中利用,如冷拔线材、深冲薄板异 型件等。
§1.1
钢的强化机制
§1.1
3、影响因素
钢的强化机制
溶质与溶剂的原子半 径差别越大,强化效 果越好; 有限固溶体中溶质元 素溶解量越大,强化 效果越好; 溶质元素在溶剂中的 饱和溶解度越小,强 化效果越好;
§1.1
钢的强化机制
形成间隙固溶体的溶质元素(C、N、B等) 的强化效果好于形成置换固溶体溶质元素 (如Mn、Si、P等)。
教学安排
教学:本课程2学分,总课时为32学时,每 周2学时,1-16周上课。 考核:总成绩=平时成绩(30%)+期末大作 业(70%) 平时成绩:考勤+课堂提问+课堂讨论 等 期末大作业作为考试
无故缺课达到学校规定的次数者,不 能获得本课程学分。
参考书目
教材:王有铭,钢材的控制轧制和控制冷 却,冶金工艺出版社,2008.6 刘永铨,钢的形变热处理,冶金工业出版 社 李曼云,钢的控制轧制和控制冷却技术手 册,冶金工业出版社 田中智夫,钢的微合金化及控制轧制,冶 金工业出版社 钢铁冶金学报
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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
§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
课程简介
控制轧制冷却技术是近十多年来国内外新 发展起来的轧钢新技术,已成功而广泛地应 用于生产过程中,能明显改善钢材组织结构, 提高钢材的强韧性和使用性能。学生通过学 习课程,能进一步理解压力加工过程不仅是 解决成型及尺寸精度问题,而且成型过程本 身也能影响金属材料的组织转变,最终影响 产品性能,通过控制工艺过程的影响因素能 在一定条件下1
钢的强化机制
2、沉淀强化条件 能形成有限固溶体; 固溶度随温度的降低而减小。 有析出的位置—晶体缺陷。 3、强化机理 位错与析出第二相颗粒之间的相互作 用,包括对提高强度有积极作用的绕 过过程和对强度作用较小的剪切过程。
§1.1
钢的强化机制
4、沉淀强化影响因素 析出相的颗粒尺寸和其体积百分比, 质点越小,百分比越大,强化效果越 大。但质点尺寸又不能过分小,质点 之间的距离也不能过分小,否则位错 不能在质点直径弯曲,变绕过机制为 切过机制,强化效果下降。根据计算, 一般的质点为20-50个原子间距,体积 占2%左右时效果最佳。
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; 二战时,荷兰等国采用“低温大压下”细 化低碳钢的α晶粒,提高强韧性; 50年代末和60年代初,美国和原苏联等 国开展钢的形变热处理工艺与钢材组织和 性能关系的理论研究工作,为控制轧制和 控制冷却的机理研究和工艺的实践奠定了 基础;
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。
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。
学习内容
第一篇:控制轧制及控制冷却理论
钢的强化和韧化 钢的奥氏体形变与再结晶 在变形条件下的相变 微合金元素在控制轧制中的作用 钢材控制冷却理论基础
第二篇:控制轧制及控制冷却技术的应用
控制轧制及控制冷却技术在钢板生产中的应用 控制轧制及控制冷却技术在型钢生产中的应用 控制轧制及控制冷却技术在钢管生产中的应用
§1.1
2、强化机理
钢的强化机制
冷变形使金属内位错大量增殖,密度增大; 位错运动过程中彼此交截,形成割阶,使 位错的可动性减小; 许多位错经交互作用后缠结在一起,形成 位错缠结,使位错运动更困难,以致需要 更大的力才能使位错克服障碍而运动。 变形量越大,材料变形阻力越大,强度 越高。
§1.1
§1.1
钢的强化机制
强化:通过合金化、塑性变形和热处理等 手段提高金属强度的方法。 屈服强度:指金属抵抗塑性变形的抗力, 来源于金属原子间的结合力,理论值为 G/2Л,奥罗万修正值为G/30(G为晶 体的弹性模量)。由于实际金属中存在各 种晶体缺陷,特别是存在位错,位错很容 易运动,因而不能充分发挥原子间结合力 的作用,故金属的实际强度远低于理论值
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 紫铜。
§1.1
2、强化机理
钢的强化机制
弹性交互作用:溶质原子和位错周围均存 在应力场,为了使系统应变能降低,二者 会发生交互作用(比如溶质原子对正刃型 位错的偏聚),形成柯氏气团(围绕位错 而形成的溶质原子聚集物),阻碍位错运 运动; 合金元素与基体金属原子价不同,产生电 化学交互作用。
§1.1
4、特点
钢的强化机制
提高合金的屈服强度、抗拉强度和硬度 的同时,对其它影响如下: 几乎都使合金的塑性低于纯金属,但少数 例外(如Cu-Zn合金的强度和韧性同时提 高 ); 使合金的导电性低于纯金属; 提高合金的抗蠕变性能,减少高温下强度 损失;
§1.1
钢的强化机制
三、沉淀强化(preciptation strengthening)或时效强化(aging strengthening) 1、基本概念 沉淀强化:通过对过饱和固溶体的时 效处理而沉淀析出第二相产生的强化. 钢中常加入微量Nb、V、Ti元素,形成 碳化物、氮化物或碳氮化合物,在轧 制中或轧后冷却时析出,起到第二相
§1.1
钢的强化机制
金属强度的影响因素
化学成分:W(C) < 0.9%时,碳钢随含 碳量的增加,其强度增加。 加工工艺过程:纯Cu和纯Al的σs分别为 60MPa和40MPa,经过冷加工后强度明 显增加。 热处理工艺: W(C) =0.4%的碳钢经淬 火和高温回火(调质处理)后,其强度由 500MPa增至700-800MPa。
§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。 在T≥0.5Tm时,可能出现晶间变形 和晶界滑移,这类变形不仅同位错运 动有关,而且扩散过程也起重要作用.