超细晶粒钢简介
1 超细晶粒钢简介
xxxx
（xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx）
摘要：介绍了国内外超细晶粒钢的发展情况；阐述了晶粒细化对钢铁材料综合性能的影响，从微合金化、形变诱导相变、热处理和新型机械控制轧制技术等方面介绍了获得细化晶粒钢的关键技术，最后从实际应用角度出发，提出了超细晶粒钢生产及应用中存在的问题。
关键词：超细晶粒钢；铁素体；微合金化；形变诱导相变
The brief introduction of Ultra-Fine grain steel
xxxx
(xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx)
Abstract: Firstly the development of ultrafine grain steel is described, secondly the influence of grain
refining on comprehensive performance of steel material is expatiated, and the key technique of
manufacturing ultrafine grain steel is introduced. It includes micro alloying , deformation- induced
ferrite transformation, severe plastic deformation, TMCP technique, and so on, at last, the problem in
the production and application of ultrafine grain steel is introduced.
Key words: ultra-fine grain steel; ferrite; Micro alloying ; deformation- induced ferrite transformation
1 国内外超细晶钢的发展
在日本科技厅的支持下，1997 年，日本开始了为期10 年的“新世纪结构材料( 或超级钢铁材料) ”的国家级研究计划，研发内容包括低合金钢、合金结构钢、耐候钢和耐热钢。目前，日本已经开发出晶粒尺寸为1 μm 的650 MPa 超高强度热轧钢板。1998 年，韩国也开始了历时10 年的“21 世纪结构钢的研究计划”，主要研发800 MPa级结构钢、600 MPa 级耐候钢和1 500 MPa 级螺栓钢。2001 年，欧盟启动了“超细晶钢开发”计划。2002 年，美国在钢铁研究指南中公布了2 个超细晶钢开发项目[1-4]。世界钢铁材料界在新一代钢铁材料开发领域理论研究层面提出了“形变诱导相变”、“形变强化相变”、“形变诱导动态相变”等观点; 在技术层面提出“洁净化、均质化、细晶化”的思路; 在工艺方面提出了“低温、控轧和快冷”的措施。
在日本、韩国启动超级钢项目的同时，中国就启动了“新一代微合金高强高韧钢的基础研究”的国家攀登项目( 1997－2000年) 。1998年，确立了由政府投资25亿的超级钢开发项目( 973)，计划将占我国钢产量60% 以上的碳素钢、低合金钢和合金结构钢的强度和寿命提高1倍。在国家“973”项目的支持下，宝钢、鞍钢、武钢、首钢、攀钢等多家钢铁企业开展了利用现有工艺流程制备超细晶钢的研究。2002 年6
月，攀钢用Q235 为试验钢，成功进行了第一轮工业试生产，利用形变诱导铁素体相变和铁素体动态再结晶原理，轧制出晶粒尺寸为5 ～ 6 μm、规格3.0 mm×1000 mm的细晶钢。武钢在超细晶钢的研究上也取得了重大进展，目前已冶炼、轧制出了超细耐候钢和800MPa 超细晶钢，并利用Q235 钢进行了一轮工业
2 性轧制试验，成功生产出抗拉强度为510～535MPa 和屈服强度为390～410 MPa 的超细晶钢。2002年，鞍钢在1780 mm轧机上已能稳定生产厚度小于10 mm 的400 MPa 级超细晶粒热轧钢板，并开展了更厚规格的卷板和中板的研究[5,6]。
2 超细晶是新一代钢铁结构材料的核心
钢铁结构材料约占钢铁材料的90%，强韧化是结构材料的基本发展方向。钢铁材料提高强度的途径主要有4 条：
1）通过合金元素和间隙元素原子溶解于基体组织产生固溶强化，它是点缺陷的强化作用；
2）通过加工变形增加位错密度造成钢材承载时位错运动困难( 位错强化)，它是线缺陷的强化作用；
3）通过晶粒细化使位错穿过晶界受阻产生细晶强化，它是面缺陷的强化作用；
4）通过第二相( 一般为Mx ( C. N)，析出相或弥散相) 使位错发生弓弯( 奥罗万机制) 和受阻产生析出强化，它是体缺陷的强化作用。
这4 种强化作用中，细晶强化在普通结构钢中强化效果最明显，也是唯一的强度与韧性同时增加的机制。其他3 种强化机制表现为强度增加，塑性( 有时韧性) 下降。发展超细晶钢，就是利用超细晶化发展细晶强化的强韧化作用，其增加屈服强度的效果见图1。
图1 各种强化机制的强化效果示意图
S.Takaki[7] 及其合作者做了基础研究，见图2。若纯铁在铁素体晶粒尺寸为20 Lm时，普通钢材的屈服强度ReL是200 MPa级，若细化在5 μm以下，ReL 就能翻番；具有低碳贝氏体或针状铁素体的钢材若显微组织细化至2 μm以下，强度就能翻番。因此超细晶钢是将目前细晶钢的基体组织细化至微米数量级，新一代钢材目标强度与超细晶尺寸关系见表1[8]。
表1 不同钢类确保强度翻番的超细晶化尺寸范围[ 8]
细晶强化的作用：
3 A、材料的屈服强度和硬度与晶粒尺寸倒数的平方根成正比，即随着材料晶粒尺寸减小，材料的屈服强度及硬度不断提高[9,26,27]。
图2 晶粒尺寸与屈服强度和硬度的关系
细晶强化机理主要是: 晶粒越细，单位体积内的晶粒界面越多，由于晶界之间原子排列比晶粒内部的排列更加紊乱，因而位错密度较高，致使晶界对正常晶格的滑移位错产生缠结，不易穿过晶界继续滑移，变形抗力增大，表现为强度提高[8]。
B、晶粒的尺寸越小，材料的塑形和韧性就越好（图3）。
图3 晶粒尺寸与断面收缩率的关系
晶粒越细小，晶粒内部的空位数目和位错均减少，位错与空位以及位错间的弹性交互作用的几率下降，位错易于运动，表现出较好的塑性；位错数目减少，塞积位错数目下降，只能产生轻度的应力场，从而将推迟微孔和微裂纹的萌发，致使断裂应变增加。除此之外，细晶粒能使塑性变形更加均匀，呈现出较高的塑性变形[8]。
3 制备超细晶粒钢的关键技术
3.1 微合金化细化晶粒
一般的晶粒细化方法是在炼钢过程中向钢液添加微合金元素( Nb、V、Ti、B、N 等) 进行变质处理，以提供大量的弥散质点促进非均质形核，从而使钢液凝固后获得更多的细晶粒。这种微合金化( 合金的总质量分数小于0.1%) 是比较有效的细化钢铁材料晶粒的方法之一。图4为微合金元素( Nb、V、Ti) 对铁素体晶粒尺寸的影响。
4
图4 微合金元素对铁素体晶粒尺寸的影响
可见, 在一定范围内，随微合金元素含量的增加，铁素体晶粒越细小[ 10]。晶粒细化原因有两方面：一方面，某些固溶合金化元素(W, Mo, Mn 等) 的加入提高了钢的再结晶温度，同时也可降低在一定温度下晶粒长大的速度； 另一方面，某些强碳化物形成元素( 如Nb, V, Ti等) 与钢中的碳或氮形成尺寸为纳米级( 20~ 100 nm)的化合物，钉扎晶界，对晶粒增长有强烈的阻碍作用, 并且当这种纳米级化合物所占体积分数为2%时，对组织的细化效果最好[ 11]。铌是钢中常加入的微合金元素，通常加入量小于0.05% ，在钢中形成NbC、NbN 的化合物，在再结晶过程中，因NbC、NbN对位错的钉扎和阻止亚晶界迁移可大大延长再结晶时间，而且铌阻止奥氏体回复、再结晶的作用最强烈，当钢中ω( Nb) = 0.03% 时，即可将完全再结晶所需的最低温度提高到950 ℃左右[12]，钢中加入铌，并通过再结晶控轧技术可使铁素体晶粒尺寸细化到6 μm[ 11, 13]。钒与碳和氮有较强的亲和力，形成V( C, N) 的弥散小颗粒，对奥氏体晶界有钉扎作用，可阻碍奥氏体晶界迁移，即阻止奥氏体晶粒长大，并提高钢的粗化温度[ 14]；同时形成的V( C, N) 在奥氏体向铁素体转变期间在相界面析出，有效阻止了铁素体晶粒长大，起到细化铁素体晶粒的作用。通常，钢中钒加入量控制在0.04% ~ 0.12% 范围[ 14]。高温下，钢中钛以TiN、TiC 弥散析出，可以成为钢液凝固时的固体晶核，有利于结晶，细化钢的组织。钛也是极活泼的金属元素，能与铁和碳生成难溶的碳化物质点，富集在晶界处，阻止晶粒粗化。通常钛的加入量应大于0.025%。合金元素一般是以复合形式加入钢中，而且复合合金化处理效果比单一合金化处理效果更好。微合金化元素对形变诱导相变也有影响，铌可提高形变诱导相变温度，扩大形变诱导变形区，更易获得超细晶铁素体。钢中碳含量降至超低碳范围时，也容易发生形变诱导相变，并获得超细晶粒[ 11, 15]。但单纯的微合金化细化技术对钢铁材料组织细化有较大的局限性，因此应结合一定的热处理工艺进行综合细化，才能获得较好的效果。
3.2形变诱导相变细化晶粒
形变诱导相变是将低碳钢( w ( C) ≤0.25%)加热到稍高于奥氏体相变温度( A c3 )，以较高的变形速率(ε。)、足够的变形量( ε) 对奥氏体进行连续快速变形，然后急冷，从而获得超细铁素体晶粒的工艺[ 16,28]。形变诱导相变工艺示意图见图5[ 17]。形变诱导相变细化的机理主要是在变形过程中，有5% ~ 10% 的形变能被储存( 主要是位错密度增加) ，系统自由能提高，增加了相变驱动力，使奥氏体向铁素体转变的相变点
5
tH) 完全奥氏体化温度; v ) 冷却速率
图5 形变诱导相变工艺示意图
温度( A r3 ) 升高， 诱发铁素体相变，形成的铁素体首先在奥氏体晶界和晶内高畸变区域形核，随后在新生成的奥氏体/铁素体相界形核，且变形后进行快速冷却，以保持形变过程中形成的超细铁素体晶粒[3]。与传统控轧控冷工艺不同之处在于相变( 低碳钢中γ→a+ P) 主要发生在轧制过程中，而不在轧后的冷却过程中[8]。研究结果表明，在形变诱导相变细化技术中，变形温度( t ) 、变形量和变形速度等因素均对诱导相变有影响。随变形温度降低( 高于Ar3 ) 和变形量的增加以及变形速度的提高，形变诱导铁素体相变的转变量增加，将促使铁素体晶粒变得更细小。李维娟[19] 对化学成分( 质量分数，% ) 为：0.15C-0.26Si-0.81Mn-0.013S-0.01P的低碳钢，采用Gleebe-1500 热模拟实验机，在ε= 1.2 和ε= 5s-1条件下，分别对t= 850、800、770℃等不同变形温度下的相变组织进行了研究。发现变形温度下降,形变诱导出的铁素体量明显增加且更细小，当变形温度接近Ar3 时，铁素体晶粒更细。同样，在t=800 ℃ 、ε= 5 s- 1
奥氏体晶粒(austenite grain)
奥氏体晶粒(austenite grain)
钢在奥氏体化时所得到的晶粒。此时的晶粒尺寸称为奥氏体晶粒度。
分类
奥氏体晶粒有起始晶粒、实际晶粒和本质晶粒3种不同的概念。
(1)起始晶粒。指加热时奥氏体转变过程刚刚结束时的晶粒，此时的晶粒尺寸称为奥氏体起始晶粒度。
(2)实际晶粒。指在热处理时某一具体加热条件下最终所得的奥氏体晶粒，其尺寸大小即为奥氏体实际晶粒度。
(3)本质晶粒。指各种钢加热时奥氏体晶粒长大的倾向，晶粒容易长大的称本质粗晶粒，晶粒不易长大的称本质细晶粒。通常在实际金属热处理条件下所得到的奥氏体晶粒大小，即为该条件下的实际晶粒度，而一系列实际晶粒度的测得即表示出该钢材的本质晶粒度。据中国原冶金工业部标准YB27-77规定，测定奥氏体本质晶粒度是将钢加热到930℃，保温3～8h后进行。因此温度略高于一般热处理加热温度，而相当于钢的渗碳温度，经此正常处理后，奥氏体晶粒不过分长大者，即称此钢为本质细晶粒钢。
显示方法
绝大部分钢的奥氏体只是在高温下才是稳定的。因此欲测定奥氏体晶粒就得设法将高温状态奥氏体轮廓的痕迹在室温下显示出来，常用的显示奥氏体晶粒的方法可归纳为渗入外来元素法、化学试剂腐蚀法和控制冷却速度法3种。
(1)渗入外来元素法。如渗碳法和氧化法，是利用奥氏体晶界优先形成渗碳体和氧化亚铁等组成物，形成网络显示出奥氏体轮廓。渗碳法一般适用于不高于0.3％C的渗碳钢和含不高于0.6％C而含碳化物元素较多的其他类型钢。氧化法却适用于任何结构钢和工具钢。
(2)化学试剂腐蚀法。钢材经不同温度的淬火一回火处理后，磨光并用饱和苦味酸水溶液和新洁尔灭几滴浸蚀能抑制马氏体组织，促使奥氏体晶界的显示。或者直接用盐酸1～5mL、苦味酸(饱和的)和乙醇浸蚀，使马氏体直接显示出来，利用马氏体深浅不同和颜色的差异而显示出奥氏体的晶粒大小，此法适用于合金化程度高的能直接淬硬的钢。
(3)控制冷却速度法。低碳钢、亚共析钢、共析钢、过共析钢可控制冷却速度使钢的奥氏体周围先共析析出网状铁素体、网状渗碳体，或使屈氏体沿晶界少量析出以显示出奥氏体晶粒。
超级钢焊接接头及热影响区晶粒尺寸的预测
超级钢焊接接头及热影响区晶粒尺寸的预测
摘要 : 应用有限元方法建立了超级钢焊接温度场的数学模型,对超级钢温度场和热循环进行了模拟和分析。利用模拟得到的热影响区热循环曲线,根据晶粒长大动力学原理对热影响区晶粒尺寸进行预测,预测结果与实验结果基本吻合。
关键词: 超级钢 热循环曲线 焊接热影响区 晶粒尺寸
The grain size prediction in the HAZ of the ultra fine grain steel
JIANG Qiuyue2
(School of Mechanic and Electric Engineering, Changchun Institute of
Engineering, Changchun 130012)
Abstract: The paper simulates the welding temperature fields of the ultra fine
grain steel by the computer simulation, and obtains the thermal cycle curve.
Meanwhile, the paper has predicted the grain size of HAZ in the base of the thermal
cycle curve. The outcome of the prediction accords with the outcome of the
experiment .
Keywords:ultra fine grain steel ; thermal cycle curve ;HAZ ;grain size;
序言
本文利用数字模拟技术在焊接中的应用,模拟超级钢的焊接温度场,提取热循环曲线,利用晶粒长大动力学原理预测热影响区晶粒的尺寸,晶粒尺寸直接影响到焊缝及热影响区的综合机械性能,对实际生产有着重要的现实意义。
2507双相钢晶粒度
2507双相钢晶粒度
2507双相钢（Duplex 2507，UNS S32750）是一种超级双相不锈钢，具有高强度和良好的耐腐蚀性。它由铁素体和奥氏体两相组成，这种双相结构赋予其优异的机械性能和耐蚀性。
晶粒度是衡量金属材料微观结构的一个重要参数，它表示晶粒的大小。晶粒度对材料的力学性能（如强度、韧性、延展性等）和耐腐蚀性有显著影响。一般来说，细小的晶粒能提高材料的强度和韧性，但可能会降低其延展性。
2507双相钢的晶粒度取决于其热处理过程，特别是固溶处理和热变形过程。在适当的热处理条件下，可以获得细小且均匀的晶粒结构，从而提高2507双相钢的力学性能和耐腐蚀性。
然而，具体的晶粒度数值并不是一个固定的值，而是会根据材料的加工历史、热处理条件以及化学成分的变化而有所不同。因此，要了解特定2507双相钢样品的晶粒度，需要进行金相分析或其他微观结构表征方法。
总之，2507双相钢的晶粒度是其微观结构的一个重要特征，对其力学性能和耐腐蚀性有重要影响。通过适当的热处理可以获得理想的晶粒结构，从而优化材料的性能。
晶粒粗大的概念,危害以及控制
晶粒粗大(coarse grain)概念和危害以及控制
钢材内部缺陷之一，表现为金属晶粒比正常生产条件下获得的标准规定的晶粒尺寸粗大。钢材由于生产不当，奥氏体或室温组织均能出现粗大晶粒，这种组织使强度、塑性和韧性降低。粗大的晶粒通过热处理可以细化。
表示晶粒大小的方法是晶粒的平均体积、平均直径或单位体积内含有的晶粒数，但测定繁琐。为简化评定方法，采用晶粒大小标准图相比较的方法，确定晶粒大小的级别。钢的标准晶粒级别由大到小划分为-3到+12共16级，晶粒平均直径由-3级的1.000mm到12级的0.0055mm。1～4级为粗晶粒；5～8级为细晶粒，粗于1级的为晶粒粗大；细于8级的为超细晶粒。
晶粒粗大的原因有：
(1)金属凝固或加热到相变温度以上、或在奥氏体再结晶区变形时，再结晶后停留时间长、冷却速度慢使晶粒集聚长大；
(2)粗大奥氏体晶粒固态相变后铁素体晶粒粗大。
防止晶粒粗大的方法有：
采用铝脱氧的本质细晶粒钢，控制加热温度和保温时间，加大道次变形量，降低终轧温度和控制冷却速度。[1]
焊接时，大的线能量，就可能会使焊缝的晶粒粗大。
降低零件塑性，使零件变脆，冲击值达不到要求，使用中会在毫无征兆的情况下突然断裂。另外，晶粒粗大会给零件探伤造成困难，掩盖一些缺陷或使零件不可探。
熔合线附近的母材多因焊接热作用,形成晶粒粗大,性能恶化的组织叫热影响区，即HAZ，就是焊缝金属和母材之间的过渡区，由于焊接时加热到接近熔点后快速冷却，导致晶粒粗大，如果母材含碳量较高，易产生裂纹。
熔合区的机械性能要达到木材的水平，就要求在焊接时控制线能量输入--------尽可能用小电流、快速度、不摆动来解决“晶粒粗大”的问题，因为保持较细的晶粒结构，才可以保证里面的组织不发生变化。
热处理对超细晶WC-15Co-0.2VC-0.4Cr3C2组织和性能的影响
第２５卷第２期 ｖｏＬ２５ Ｎｏ．２ 硬 质 合 金 ＣＥＭＥＮＴＥＤ Ｃ气ＲＢＩＩ）Ｅ ２００８年６月 Ｊｌ“２００８
技綦术綦毒
热处理对超细晶ＷＣ一１ ５Ｃｏ一０．２ＶＣ一０．４Ｃｒ３Ｃ２
组织和性能的影响术
胡 明’李宁’文玉华’张 勇 周永贵
（１．四川大学制造科学与工程学院，四川成都，６１００６５；
２．自贡硬质合金有限责任公司，四川自贡，６４３０１１）
摘 要 分析了淬火和回火对ＷＣ一１５Ｃｏ＿Ｏ．２ＶＣ＿０４Ｃｒ３Ｃ２超细晶硬质合金力学性能、微观
组织及相结构的影响。研究发现，１ ０５０ ｏｃ淬火后横向断裂强度 Ｒ 由烧结态的４０２０ ＭＰａ
提高到４ ５９０ ＭＰａ。ＴＥＭ观察发现ＷＣ晶变得圆整，ＸＲＤ分析显示高温淬火后的试样 中塑性粘接相０Ｉ＿Ｃｏ的含量明显高于烧结态，这使得合金的横向断裂强度显著提高。淬
火后低温回火时消除淬火残余应力，ＴＲＳ进一步提高，但回火温度高于３００℃后ＴＲＳ 值下降，原因是高温回火时塑性粘结相 Ｃｏ转变成为６－Ｃｏ。
关键词超细晶；硬质合金；淬火；ＴＲＳ
超细晶粒硬质合金是一种高硬度、高强度、高耐
磨的硬质合金，它的ＷＣ晶粒度在０．２￣ｏ．５ 瑚 ，是普
通硬质合金ＷＣ晶粒度的几分之一到几十分之一。
用这种硬质合金制造刀具，由于其晶粒极细，刀刃
可以磨得锋利、光洁；同时由于它的强度和硬度都
很高，故能长时间保持刀刃有极小的圆弧半径和
粗糙度。特别是在加工耐热合金钢时，使用超细晶
粒硬质合金刀具比采用普通硬质合金刀具有较好
的耐热性和耐磨性，不仅其刀具耐用度有明显提
高，切削效率提高数倍，而且能明显地降低加工工
件的表面粗糙度。对普通ＷＣ—Ｃｏ硬质合金进行热
处理能明显提高硬质合金的强度和韧性，使硬质
合金的使用寿命成倍地增加，这方面研究已有文
献报道。但把普通硬质合金的热处理技术应用在
超细硬质合金上，还少有文献报道。由于超细硬质
合金中ＷＣ晶粒尺寸细小，在热处理的过程中ＷＣ
新型金属材料——推陈出新
15 2 新型金属材料 ——推陈出新
引言
随着科学技术的进步，人类对金属材料不断提出了新要求：一是对已有的金属材料要最
大限度地提高它的质量，挖掘它的潜力，使其产生最大的效益。二是开拓金属材料的新功能，
以适应更高的使用要求。近几十年来，金属材料并没有停止发展，新的合金钢，例如微合金
化钢，超高强度钢、超低碳不锈钢；新的有色合金，例如Al-Li合金、钛合金；还有高温合
金、金属间化合物、减振合金、超导合金、形状记忆合金、储氢合金、纳米金属材料、非晶
态金属等都有了新的发展。新型金属材料，推陈出新。
金属材料是工业中最重要的结构材料，在未来很长的时期中，其主导地位仍将难以动
摇。
2.1 超级钢与新一代钢铁材料
2.1.1 “超级钢”、“新一代钢铁材料”
1997年4月，日本开始了“新世纪结构材料(或超级钢材料)”为期10年的研究计划，
提出将现有钢材强度翻番和使用寿命翻番为目标的新一代钢材，称为“超级钢”并在国家组
织下开展研究。之后韩国在1998年启动了“21世纪高性能结构钢”、我国在1998年10月
启动了“新一代钢铁材料”的国家重大基础研究计划。东亚三国相差不到一年，设立相同目
标的研究项目带动了欧美各国钢铁界竞相参与和重视。 “新一代钢铁材料”的特征是超细
晶、高洁净和高均匀(高均质)，其研发目标是在制造成本基本不增加，少用合金资源和能源，
塑性和韧性基本不降低条件下强度翻番和使用寿命翻番。它的核心理论和技术是实现钢材的
超细晶(或超细组织)。
“新一代钢铁材料”需要大幅度提高钢铁材料的洁净度和均匀度。钢铁材料中的杂质元
素和夹杂物对其韧塑性、疲劳断裂性能、表面质量有很大的危害，而杂质元素、夹杂物和钢
中第二相甚至基体组织的非均匀分布则严重影响钢材性能的均匀性和等向性。因此，显著降
低钢中杂质元素的含量、严格控制最大夹杂物尺寸、控制和改善夹杂物及大颗粒碳化物或氮
化物的形状与分布、改善和提供钢中显微组织的均匀性，对钢铁材料性能的提高具有十分重
TMCP在耐候钢带实际生产中的运用
浅谈TMCP在耐候钢带实际生产中的运用
[摘 要]介绍了tmcp工艺在带钢厂耐候带sph-a实际生产中的运用，分析了包括加热温度、轧制温度、变形制度以及冷却制度对钢带最终性能的影响。
[关键词]tmcp 奥氏体再结晶、奥氏体未再结晶
中图分类号：tf089 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）12-0031-02
1.前言
tmcp（thermo-mechanical control process热机械控制工艺）就是在热轧过程中，在控制加热温度、轧制温度和压下量的控制轧制（controlrolling）的基础上，再实施空冷或控制冷却及加速冷却（acceleratedcooling）的技术总称。由于tmcp工艺在不添加过多合金元素，也不需要复杂的后续热处理的条件下生产出高强度高韧性的钢材，被认为是一项节约合金和能源、并有利于环保的工艺。第二次世界大战期间，为改善船板的低温韧性，比利时、瑞典等国钢铁厂所采用的“低温大压下”技术奠定了tmcp工艺的雏形。五十年代末，nb、v、ti等微合金化元素的应用推动了tmcp工艺技术的日趋成熟。随着超细晶粒钢的研究开发，tmcp已成为国内外板带钢生产的主导工艺。
2.传统tmcp工艺中的控制轧制三个阶段（注：tmcp工艺实质上是控轧+控冷）
（1）奥氏体再结晶区变形阶段，t≥950℃，对加热时粗化的奥氏体晶粒反复进行轧制并反复再结晶后使之得到细化。（2）奥氏体未再结晶区变形阶段，t=950℃-ar3，奥氏体晶粒沿轧制方向伸长、压扁，晶内产生形变带，这种加工硬化状态的奥氏体具有促进铁素体相变形核作用。（3）奥氏体+铁素体两相区变形阶段，t3.tmcp工艺参数的控制原则
（1）加热温度的控制： 当钢材加热温度温度超过1000℃以后，随加热温度的升高奥氏体晶粒呈显著的增大趋势。因此，对普碳钢加热温度宜控制在1050℃或更低些；对含铌或含钛的微合金化钢，考虑到合金元素的充分固溶，可将加热温度控制在1150℃左右。（2）轧制温度的控制：轧制温度主要是强调对终轧温度的控制，终轧温度越高，奥氏体晶粒越粗大，相变后易出现魏氏组织，一般要求最后几道次的轧制温度要低，终轧温度尽可能地接近奥氏体开始转变的温度，对低碳结构钢约为830℃或更低些，对含铌钢可控制在730℃左右。（3）变形量的控制： 通常要求在低温区保证足够的变形量，在再结晶区轧制时，要求道次变形必须大于临界变形量，并采用不间隔的连续轧制。由于普碳钢的未再结晶区间很窄，为实现完全再结晶、避免混晶组织出现，必须充分重视道次变形量的设定，而含铌钢在720-950℃的较宽温度区间内应变均可以累积，因此更重视总变形量的设定。（4）冷却制度的控制：水是“钢的最有效合金化添加剂”高度概括了加速冷却在钢材生产中的作用：加速冷却可提高相变驱动力、降低ar3温度、使铁素体细化；促使强韧的低碳贝氏体形成并呈小岛状弥散分布，提高钢材强度；铁素体细化的同时珠光体也得到细化，珠光体片层间距减小，带状组织基本消失；在不降低强度的前提下，可减少钢中碳当量，有利于改善焊接性能。
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
安钢超级钢线材生产实践
安钢超级钢线材生产实践
曹树卫 李子林 陈四平 郭博 刘敏(安阳钢铁集团有限责任公司)摘要 安阳钢铁集团有限责任公司于2004年4月在其高速线材轧机上进行了Ф8mm～Φ10mm超级钢线材的研发与试验,经过近两年的努力,获得了较为理想且先进的大批量轧制超级钢线材的工业化生产技术。该技术具有晶粒细化效果明显、操作方便可靠、工艺适应性强、便于工业化大生产等技术特点,安钢采用该项技术已成功地开发生产了铁素体晶粒尺寸在4～6μm的HRB400超级钢线材,这些超级钢线材显微组织为铁素体+珠光体,抗拉强度和屈服强度分别达到590MPa和420MPa以上,延伸率达到30%以上,具有生产成本低、使用寿命长、产品性能好等优点,具有显著的经济效益和市场竞争力。关键词 高速线材轧机 晶粒细化 控轧控冷PRODUCTIONPRACTICEOFULTRA-STEELWIREOFANYANGSTEELCaoShuwei LiZilin ChenSiping GuoBo LiuMin(AnyangIron&SteelGroupCo.,Ltd)ABSTRACT Anyangiron&steelgroupCo.Ltdhasproceededwiththedevelopmentandtestofφ8mm～φ10mmultra-steelwireonitshigh-speedwirerodmillinApril2004.Throughouttwoyears’effort,wehavedevelopedafairlyidealandadvancedindustrializedoperatingtechniquetoproduceultra-steelwireinagreatquantity.Thistechniqueisprovidedwithsuchfeaturesashighergrainrefinement,convenientlyreliableoperationandhighprocessversatility.Anyangsteelhassuc2cessfullyadoptthistechniquetodevelopferritesizebetween4～6μmonHRB400ultra-steelwire,ofwhichthemicro2structureisferriteandpearlite.Thetensilestrengthreachedabove590MPa,andtheyieldstrengthreachedabove420MPa,andtheelogationreachedabove30%.Meanwhile,ithassuchadvantagesaslowerproductioncost,longerservicelife,andhigherproductproperty,aswellas,greateconomicbenefitsandmarketcompetitiveness.KEYWORDS high-speedwirerodmill finegrainsize controlledrollingandcooling0 前言新一代钢铁材料对产业升级具有较强带动作用,是推动钢铁行业结构调整、产品更新换代、提高钢铁行业技术水平的一次革命。超级钢(亦称为超细晶粒钢)作为强度高、寿命长、节能省材的新一代绿色钢铁材料,1998年和2001年相继被列入“国家重点基础研究发展规划项目(973)”和“国家高技术研究发展计划(863计划)”项目,目标是将占我国钢产量60%以上的碳素结构钢、低合金钢和合金结构钢的强度及寿命提高一倍[1]。本项目研究前,安钢生产的Ⅲ级钢筋采用钒铁微合金化工艺,即利用添加合金元素钒与钢中的碳(氮)等元素形成的化合物产生沉淀,起到强化和细化晶粒的作用,使钢材得到要求的强度和韧性。但是,随着近年来国内钒铁(氮)等合金价格的大幅度攀升,使得生产HRB400钢筋企业的成本成倍增加。鉴于此,安钢于2004年4月,由技术中心牵头,成立了超级钢线材工业化生产研发小组,开始在安钢具有国际领先水平的摩根第六代高速线材轧机上,进行400MPa超细晶粒钢筋盘条的研究开发和工业化生产实践。1 试制条件试轧在安钢高速线材轧机上进行。安钢高线是安钢“九五”规划中产品结构调整的重点工程,该工程广泛采用国内外先进技术与装备。加热炉为引进日本中外炉关键燃烧装置的步进梁式加热炉,具有加热质量好,加热成本低的特点。全线共有30架轧机,实现了小延伸精密轧制,其中粗中轧H、V轧机14架,顶交45°预精轧机4架、精轧机8架、减定径机4架,“8+4”机组为美国摩根第六代轧机,机组机架呈45°V型布置,可实现全线无扭轧制;机架间采用微张力或活套控制。设计最大速度140m/s,最大轧制速度120m/s,保证轧制速度112m/s,属于当今世界领先水平。全线配有6个活套,3台飞剪和2台在线自动 2007年 2月河 南 冶 金 Feb. 2007 第15卷 第1期HENANMETALLURGY Vol.15 No.1
细晶粒普碳钢钢筋的开发
酒钢科技 ９５
细晶粒普碳钢钢筋的开发
我国正处于工业化时期，固定 资产投资较高，基础设施规模较大。 同时随着我国城镇化水平的不断提 高．对建筑用钢材的需求量也日益 增大。２００５年，我国粗钢产量达 ３．４９亿吨．建筑用螺纹钢年产量已 超过７０００万吨．约占钢材总产量的 ２Ｏ％．其中大量生产的是３３５ＭＰａ级 钢筋．微合金化４００ＭＰａ级钢筋产量 为６００万吨左右。近年来，我国建筑 业发展十分迅速．每年的房屋施工 面积在ｌ５亿平方米以上．农村及其 他个人建房约３Ｏ亿平方米。螺纹钢 筋用量还将随着我国不断增长的庞 大的基础建设规模的增加而增加。 然而．我国长型材的生产装备和技 术参差不齐，先进与落后并存。钢筋 品种更是落后于发达国家。面对巨 大的市场需求和资源的巨大消耗， 提高钢筋性能．减少建筑用钢筋用 量，寻找一条减少资源消耗、环境友 好型、可循环利用的钢筋生产技术 路线．已成为今后我国建筑用钢筋 现代化发展的必然之路。 目前．我国广泛使用的钢筋为 ３３５ＭＰａ级低合金钢２０ＭｎＳｉ．重点推 广微合金化４００ＭＰａ级钢筋如： ２０ＭｎＳｉＶ和２０ＭｎＳｉＮｂ钢筋。５００ＭＰａ 级钢筋的开发目前还只有在少数企 业进行．同时仅有国家冶金技术标 准．没有相应的建筑规范，不能在建 筑中广泛使用。而在欧、美国家中主 要使用４００ＭＰａ和５００ＭＰａ级高强钢 筋，英、德、日、俄等国大量使用４００～ ６００ＭＰａ级钢筋。我国钒、铌、钛微合 金化Ⅲ级钢筋的生产技术发展也不 平衡。我国４００ＭＰａ级钢筋以 ２０ＭｎＳｉＶ为主．少数厂家能够批量生 产２０ＭｎＳｉＮｂ和２０ＭｎＴｉ。 总之．目前我国钢筋生产的现 状：从钢种的角度来看，普遍用低合 金钢、微合金化钢生产高级别长型 材。Ｓｉ、Ｍｎ及合金元素含量偏高和使 用微合金元素．不仅增加原材料成 本，消耗大量的资源，还不利于材料 的回收和重复利用：从性能水平角度 来看．现仅以建筑用螺纹钢筋为例： 日、欧、美已普遍采用４００ＭＰａ和 ５００ＭＰａ级螺纹钢．并积极推广 ７００ＭＰａ（６８５ＭＰａ）级螺纹钢的应用。 而我国还在推广４００ＭＰａ级的产品： 从能耗与收得的角度来看．目前国内 即使采用较先进的、引进的热连轧机 生产长型材．仍然采用传统的高温加 热（≥１１５０￣Ｃ）、高温开轧（≥１０００ｏｃ） 和高温精轧（￣＞９００￣Ｃ）工艺。吨钢加 热能耗达５４０ｋＷ．ｈ／ｔ（而钢坯的物理