控轧第一章
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轧制原理第一章第一讲
2) 充满变形区阶段 轧件被咬入后，随着轧辊的转动，轧件前端AB由入口断面向 出口断面运动，直至充满变形区，此阶段称为”充满变形区 阶段”，见图1(b)。
3) 稳定轧制阶段 轧件前端运行出轧辊后，一般情况下就不存在咬入问题了，
。 故此时为稳定轧制阶段,见图1(c)
a
(a)
(b)
(c)
图1 轧制过程三阶段示意
F0 1F1，F1 2 F2，F2 3 F3 ，Fn1 n Fn
而
n
F0 Fn 12 3 n
i
n p
i 1
有
p n
③ 压下率之间的关系
这里指积累压下率与道次压下率（与)之间的关系，根据定
义，积累压下率为 道次压下率为
h0 hn h0
1
h0 h0
h1
2
h1 h2 h1
n
1.1.2 变形区基本参数计算
1. 压下,宽展及延伸变形
设工件在轧制前的尺寸为及（断面积），轧制后变为及 （断面积），则变形区内的高度、宽度及长度方向的变形 参数可列为下表1-1
表1-1 各种变形参数的表示
压下
绝对变形 相对变形 变形系数 对数变形系数
h H h e1 h H H h
lnH h
2. 各参数之间的关系 ① 变形系数之间的关系：
根据体积不变条件，有 H B L h b l 1
h b l 1, 1 1, 也即 ln 1 ln ln 0
H BL
可见变形系数之间满足体积不变条件。
② 延伸系数之间的关系 这里指总延伸系数、道次延伸系数、平均延伸系数，即三者 之间的关系。根据定义，有
宽展 b b B e2 b B b B
lnb B
延伸 l l L e3 l L l L
3) 稳定轧制阶段 轧件前端运行出轧辊后，一般情况下就不存在咬入问题了，
。 故此时为稳定轧制阶段,见图1(c)
a
(a)
(b)
(c)
图1 轧制过程三阶段示意
F0 1F1，F1 2 F2，F2 3 F3 ，Fn1 n Fn
而
n
F0 Fn 12 3 n
i
n p
i 1
有
p n
③ 压下率之间的关系
这里指积累压下率与道次压下率（与)之间的关系，根据定
义，积累压下率为 道次压下率为
h0 hn h0
1
h0 h0
h1
2
h1 h2 h1
n
1.1.2 变形区基本参数计算
1. 压下,宽展及延伸变形
设工件在轧制前的尺寸为及（断面积），轧制后变为及 （断面积），则变形区内的高度、宽度及长度方向的变形 参数可列为下表1-1
表1-1 各种变形参数的表示
压下
绝对变形 相对变形 变形系数 对数变形系数
h H h e1 h H H h
lnH h
2. 各参数之间的关系 ① 变形系数之间的关系：
根据体积不变条件，有 H B L h b l 1
h b l 1, 1 1, 也即 ln 1 ln ln 0
H BL
可见变形系数之间满足体积不变条件。
② 延伸系数之间的关系 这里指总延伸系数、道次延伸系数、平均延伸系数，即三者 之间的关系。根据定义，有
宽展 b b B e2 b B b B
lnb B
延伸 l l L e3 l L l L
轧制工程学-第一章 - 复件
2Tx-2Px=0
轧件-轧辊的平衡条件
轧制过程建成的综合条件
y
n
y
当 y>nβy时，轧制过程不能进行，并且轧件在轧辊上打滑。
轧制过程建成时的最大接触角与最大咬入角的比值可以由 合力移动系数n与摩擦角的比值决定。
y max =2 max
轧制过程建成的最大接触角是咬入时最大咬入角的两倍。研 究指出，轧制条件决定了ymax/max的比值变化在１～２之间。
及力学和摩擦作用的关系，轧制时金属主要是纵向 流动，宽向变形和纵向变形相比通常很小。
将轧制时轧件在高、宽、纵向三个方向 的变形分别称为压下、宽展和延伸。
轧制过程中金属变形的描述
在轧件入口处上部边缘上指定一Ｍ点。在轧制过 程中在压下的影响下，Ｍ点要向下移动 h 2 h 距离，在 轧制方向上将延伸移动。因为轧件在宽度方向上也要 发生变形，所以在此方向Ｍ点移动距离为 b 2 b。因此， 就可划出Ｍ点的空间轨迹，它稍向下、向两侧，并且 在很大程度上是向前的。因此在变形区域中金属的变 形用三个坐标轴来表示。 根据给定的坯料尺寸和压下量，来确定轧制后轧 件的尺寸和形状，或者已知轧制后轧件的尺寸和压下 量，要求确定所需坯料的尺寸，这是在制定轧制工艺 时首先遇到的问题。要解决这类问题，首先要知道被 压下金属是如何沿轧制方向和宽度方向流动的，即如 何分配延伸和宽展。
考虑轧机机架的弹性变形δ时，咬入 角 近似为:
( h ) / R (弧度)
变形区长度
l R sin 或 l 2 R 2 ( R
h 2 )
2
2
Rh
h 4
2
l
如Байду номын сангаас忽略
《控轧控冷》PPT课件复习课程
（4）当εf ＜ε1 时（d点，d曲线）
d点表示变形应力超过最大应力达到正常 应力部分（变形应力稳定阶段），动态再 结晶晶粒维持一定的大小和形状，此时加 工硬化率和动态再结晶的软化率达到平衡， 在这种变形量下停止变形，保持变形的高 温，材料的软化过程如d由线。
在动态再结晶的基础上软化开始，由于动 态再结晶的组织中有不均匀位错密度，变 形一停止马上就进入静态回复阶段，接着 就是次动态再结晶阶段。曲线d上不出现 平台，仅出现拐点，这也表明次动态再结 晶不需要潜伏期。
奥氏体热加工的真应力-真应变曲线
I：动态回复阶段
另一方面，由于材料在高 温下变形，变形中产生的 位错能够在热加工过程中 通过交滑移和攀移等方式 运动，使部分位错消失， 部分重新排列，造成奥氏 体的回复。当位错重新排 列发展到一定程度，形成 清晰的亚晶界，称为动态 多边形化。奥氏体的动态 回复和动态多边形化都使 材料软化。
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。
储存能变化
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。
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。
再结晶
无畸变的晶粒取代变形晶粒的过程
动态回复与动态再结晶
动态再结晶的应力－应变曲线
εc是奥氏体发生动态再结晶的临界变形量， 要想使奥氏体全部发生再结晶就需要继续变 形。
由动态再结晶产生核心到全部完成一轮再结 晶所需要的变形量用εr 表示。
当 εc<εr 时 发 生 连 续 动 态 再结晶。动态再结晶发
生后，随着变面已发生动态再
《控轧控冷》PPT课件
控轧控冷总论
钢的形变热处理
• 钢的形变热处理（TMCP）是指如下工艺过程：控制奥氏体化温度、
变形温度和变形量, 获得理想的奥氏体初始状态; 变形后利用余热控
制冷却, 获得所希望的显微组织, 从而达到控制金属性能的目的。 • 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，节约贵重
艺综合在一起, 成为一个紧密联系的材料体系。
控制轧制的分类 – – – 奥氏体再结晶控制轧制（I 型控制轧制） 奥氏体未再结晶控制轧制（II 型控制轧制） （+）两相区控制轧制
1.1 控制冷却的概念
• 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。 • 现代在线控制冷却工艺的一个重要的金属学特征就是对变形了的未再结晶 奥氏体或再结晶奥氏体进行控制轧制，可根据不同的需要进行不同的组织
控制轧制与控制冷却
Controlled Rolling and Controlled Cooling of Steels
主讲教师: 许云波 吴红艳 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室
目
1. 总论
2. 钢的高温变形行为
录
3. 钢的热变形后的相变行为
4. 强韧性能的基本概念及有关理论
5. 钢材的控制轧制理论基础及应用
6. 钢材轧后控制论却技术的基础及应用
7. 钢材的控制轧制和控制冷却技术的结合及应用
1总 论
• 目的： – 了解钢材热加工过程中的形变机理，相变与析出，再结晶行为、强韧化 机制等控制轧制控制冷却工艺的基本原理
– 了解钢材在热加工过程（热轧）的组织演变规律
– 初步具备对不同规律进行定量化或半定量化处理分析的能力 – 在实际生产和科研中应用控制轧制原理 • 金属塑性成型（轧钢）： – 定义：金属在外力的作用下，产生塑性变形的过程，它不仅可使金属获 得所必需的尺寸和形状，而且也使之获得所必需的组织和性能。 – 目标：尺寸和外形满足产品标准的公差要求；性能满足产品标准的公差 要求。
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。
13
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。
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。
3.控制轧制的基本概念
6
6
3.2 控轧工艺特点 一．控制加热温度 二．控制轧制温度
三．控制变形程度
四．控制轧后冷却速度 3.3 控轧的效应 一．提高综合性能 既提高强度，又改善韧性，尤其是钢的Tvs ↓↓ 1
二．简化工艺
三 . 节省合金元素 控制轧制可充分发挥Nb、V、Ti等微量合金元素的作用
钢的成分 % 0.14C+1.3Mn
①采用合金化
强度和韧性 、 强度和可焊性之间的矛盾 强度↑，韧性↓ ②采用轧后热处理 增加了工序，增加燃料消耗，增加成本，降低生产率
定义：
控制轧制（Controlled rolling）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，rolledrolling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
3 控制轧制的基本概述
3.1 控制轧制概念 对结构钢要求的三要素：高强度、高韧性和良好的焊接性能 过去几十年中对热轧材强化的传统方法是：
γ晶粒 变形+再结晶→ γ细化→相变后细小的α晶粒
2．奥氏体未再结晶区控制轧制（Ⅱ型控制轧制）
γ晶粒沿变形方向伸长，γ晶粒内部产生形变带。8
晶界面积↑→ α的形核点↑→ α晶粒进一步细化 9
3.（r+α）两相区控制轧制 未相变的γ晶粒沿变形方向伸长，在晶内形成形变带 相变后形成微细的多边形α晶粒 已相变的 α晶粒承受变形，回复后形成内部含有亚 结构的α晶粒 大倾角晶粒和亚晶粒的混合组织
六十年代初：英国斯温顿研究所提出，铁素体珠光体钢中显 微组织与性能之间的定量关系。
钢材控制轧制和控制冷却
(a) γ再结晶 ＋ （γ＋α）
(b) γ未再结晶＋（γ＋α）
(c) γ 再结晶 ＋ γ未再结晶＋（γ＋α）
(d) γ未再结晶 ＋ （γ＋α）
(c)是最常见的一种工艺
(d)低温加热，对γ细化有利
８.１（γ＋α）控轧时钢材强韧性的变化 一．加热温度的影响 见图7-2，T加℃↑，σs↓，σb↓，Tc↑ 温度升高， γ晶粒粗大
由图可见： 奥氏体越细、ε↑， S越大 S↑，α细化 见图6-17
S一定时，在低于再结晶温度下增加变形量能更有效地细化晶粒 ε↑，α细化
三．轧制条件对力学性能的影响
见图6-18、6-19
ε↑——Tc↓，韧性↑ ——σs↑，σb↑ 性能不利
板坯加热温度越低，韧性越高 σs／σb ↑，屈强比↑，对冲压
二．再结晶行为对组织的影响
T轧℃＞1100℃
动态再结晶 ，在轧制变形中完成 再结晶，γ晶粒呈等轴状
T轧℃＝900～1000 ℃ 静态再结晶，轧制变形后发生 再结晶，在高温保持再结晶晶
粒长大。见图6-3、图6-4
再结晶过程（动态或静态），再结晶后的奥氏体晶粒度
由轧制温度和压下率决定 。见图6-5、6-6。
７.２ Ⅱ型轧制时组织和性能的变化 Ⅱ型，未再结晶，γ晶粒伸长，晶内产生形变带，α晶粒在 此形变带上形核 。
一．轧制条件对形变带的影响
①ε↑，形变带密度升高 ②T轧℃对形变带密度影响不明显 ③初始晶粒度、变形速度对形变带
密度无影响 ④晶粒越细，形变带越均匀
二．轧制条件对铁素体晶粒的影响 铁素体晶粒大小与有效晶间表面积相关 晶界总面积和形变带——有效晶间表面积 以S(mm2/mm3)表示 影响 S 的因素主要是：奥氏体晶粒大小和压下量 见图6-16
控制轧制基础
控制轧制基础一、控制轧制的概念控制轧制是指在比常规轧制温度稍低的条件下，采用强化压下和控制冷却等工艺措施来提高热轧钢材的强度、韧性等综合性能的- -种轧制方法。
控制轧制钢的性能可以达到或者超过现有热处理钢材的性能。
二、控制轧制的优点控制轧制具有常规轧制方法所不具备的突出优点。
归结起来大致有如下几点:(1)许多试验资料表明，用控制轧制方法生产的钢材，其强度和韧性等综合机械性能有很大的提高。
例如控制轧制可使铁素体晶粒细化，从而使钢材的强度得到提高,韧性得到改善。
(2)简化生产工艺过程。
控制轧制可以取代常化等温处理。
(3)由于钢材的强韧性等综合性能得以提高，自然地导致钢材使用范围的扩大和产品使用寿命的增长。
从生产过程的整体来看，由于生产工艺过程的简化，产品质量的提高，在适宜的生产条件下，会使钢材的成本降低。
(4)用控制轧制钢材制造的设备重量轻，有利于设备轻型化。
三、控制轧制的种类控制轧制是以细化晶粒为主，用以提高钢的强度和韧性的方法。
控制轧制后奥氏体再结晶的过程，对获得细小晶粒组织起决定性作用。
根据奥氏体发生塑性变形的条件(再结晶过程、非再结晶过程或γ- a转变的两相区变形)，控制轧制可分为三种类型。
(一)再结晶型的控制轧制它是将钢加热到奥氏体化温度,然后进行塑性变形，在每道次的变形过程中或者在两道次之间发生动态或静态再结晶，并完成其再结晶过程。
经过反复轧制和再结晶，使奧氏体晶粒细化，这为相变后胜成细小的铁素体晶粒提供了先决条件。
为了防止再结晶后奥氏体晶粒长大,要严格控制接近于终轧几道的压下量、轧制温度和轧制的间隙时间。
终轧道次要在接近相变点的温度下进行。
为防止相变前的奥氏体晶粒和相变后的铁素体晶粒长大，特别需要控制轧后冷却速度。
这种控制轧制适用于低碳优质钢和普通碳素钢及低合金高强度钢。
(二)未再结晶型控制轧制它是钢加热到奥氏体化温度后，在奧氏体再结晶温度以下发生塑性变形，奥氏体变形后不发生再结晶(即不发生动态或静态再结晶)。
第一章65445
1.1.1 热轧钢材强化与韧化
• 强化?韧化?
1.1.2 提高钢材强韧性的意义与可能
• 1）意义：轻化构件、节能、节省资源，延长使用寿命。 • 2）可能：理论上，晶体切应力公式及切变模型 • 按照完整晶体滑移模型，使晶体滑移所需的临界切应 力，即使整个滑移面的原子从一个平衡位置移动到另 一个平衡位置时，克服能垒所需要的切应力，晶面间 的滑移是滑移面上所有原子整体协同移动的结果，这 样可以把晶体的相对滑移简为两排原子间的滑移。
成分控制
• 有害元素：一般的说，加入基体（铁）的合 金元素对基体形成间隙式固溶强化或置换式 固溶强化有明显的效果。 • 在一定的条件下（如能形成稳定的化合物、 足够的合金含量等）还可形成析出强化，使 材料的强度提高。 • 但同时合金含量的增加造成了基体内缺陷的 增加，从而降低了材料的塑性和韧性。
成分控制
面状障碍物－晶界强化，晶粒细小强化增大。 晶界结构特点 • 晶界：指周期性排列的点阵取向突然发生转折区域。 • 晶界处原子排列不规则，偏离平衡位置→晶界处点阵畸 变大。 晶界变形特点： 晶内变形易、晶界附近变形难。 且离晶界越近越难。 变形要求各晶粒相互协调。 晶粒细小，晶界愈多，晶界阻力愈大，变形所需切应力 大，强度愈高； 晶内与晶界难易差别小，变形均匀、相互协调性好。
1.1.4刚度和弹性
1．刚度 材料在受力时，抵抗弹性变形的能力
E=σ/ε 杨氏弹性模量 GPa， MPa 本质是：反映了材料内部原子结应力的大小，
组织不敏感的力系指标。 2．弹性 材料不产生塑性变形的情况下，所能承受的最大应力
比例极限：σp=Pp/Fo 应力―应变保持线性关系的极限应力值 弹性极限：σe=Pe/Fo 不产永久变形的最大抗力。 工程上，σp、σe视为同一值，通常也可用σ0.01
• 强化?韧化?
1.1.2 提高钢材强韧性的意义与可能
• 1）意义：轻化构件、节能、节省资源，延长使用寿命。 • 2）可能：理论上，晶体切应力公式及切变模型 • 按照完整晶体滑移模型，使晶体滑移所需的临界切应 力，即使整个滑移面的原子从一个平衡位置移动到另 一个平衡位置时，克服能垒所需要的切应力，晶面间 的滑移是滑移面上所有原子整体协同移动的结果，这 样可以把晶体的相对滑移简为两排原子间的滑移。
成分控制
• 有害元素：一般的说，加入基体（铁）的合 金元素对基体形成间隙式固溶强化或置换式 固溶强化有明显的效果。 • 在一定的条件下（如能形成稳定的化合物、 足够的合金含量等）还可形成析出强化，使 材料的强度提高。 • 但同时合金含量的增加造成了基体内缺陷的 增加，从而降低了材料的塑性和韧性。
成分控制
面状障碍物－晶界强化，晶粒细小强化增大。 晶界结构特点 • 晶界：指周期性排列的点阵取向突然发生转折区域。 • 晶界处原子排列不规则，偏离平衡位置→晶界处点阵畸 变大。 晶界变形特点： 晶内变形易、晶界附近变形难。 且离晶界越近越难。 变形要求各晶粒相互协调。 晶粒细小，晶界愈多，晶界阻力愈大，变形所需切应力 大，强度愈高； 晶内与晶界难易差别小，变形均匀、相互协调性好。
1.1.4刚度和弹性
1．刚度 材料在受力时，抵抗弹性变形的能力
E=σ/ε 杨氏弹性模量 GPa， MPa 本质是：反映了材料内部原子结应力的大小，
组织不敏感的力系指标。 2．弹性 材料不产生塑性变形的情况下，所能承受的最大应力
比例极限：σp=Pp/Fo 应力―应变保持线性关系的极限应力值 弹性极限：σe=Pe/Fo 不产永久变形的最大抗力。 工程上，σp、σe视为同一值，通常也可用σ0.01