材料加工组织性能控制（第六章）.ppt

6.4.3 压下率的影响 图6-19 低于?再结晶温度时机械性能与压下率的关系 6.4.4 冷却开始和停止温度对强度和韧性的影响 图6-20 加速冷却开始和停止时的温度对强度、脆性断口转变温度的影响 6.5 高温形变热处理 图6-16 高温形变淬火示意图 （1）变形温度对性能的影响 图6-17 变形温度与奥氏体晶粒大小、屈服应力和抗拉强度的关系 图6-18 变形温度与延伸率、 断面收缩率和冲击功的关系 （2）变形程度对性能的影响 图6-19 变形温度与屈服应力和抗拉强度的关系 图6-20 变形温度与延伸率、断面收缩率、冲击韧性的关系 （3）冷却速度对性能的影响 为得到淬火马氏体组织必须采用连续浸水冷却方式。 （4）回火温度对性能的影响 图6-23 轧制温度900?C，轧后水冷，600?C回火的电镜照片 ?10000 图6-24 轧制温度900?C，轧后水冷，700?C回火的电镜照片 ?10000 随着渗碳体颗粒尺寸的减 小和颗粒间距离的减小， 渗碳体颗粒的强化作用增 大；随着渗碳体的体积分 数的增大，渗碳体颗粒的 强化作用也增大 。 形变奥氏体的位错密度越高，转变后的马氏体的 位错密度也越高，高温回火后形成的亚晶数量也 会增加。钢材经“控轧+水冷+高温回火” 处理 后，另一重要强化机制便是位错和亚晶，位错密 度越高，亚晶数量越多和越细小，钢材的强度自 然也会提高。 6.6 热轧钢材水冷后温度场的计算 稳态温度场 ： 非稳态温度场： 6.6.1 轧件冷却过程的分析 物体热量传递的三种基本方式：导热、对流和辐 射。 轧制过程三个阶段的传热情况（表面）： 轧件内部： 6.6.2 温度场计算的基本原理 首先建立钢材内部热量传递的导热微分方 程。 傅里叶定律 ： 能量守恒定律： 建立起导热微分方程的基本形式： 其次建立定解条件 。 包括：： 初始条件： 边界条件 ： ?-物体的导热系数； tf-物体温度； tw-物体边界温度。 在非稳态导热时，式中的?及tf均为时间的函数。 最后，钢材温度场的计算就是对上面建立 起来的导热微分方程和边界条件的联立方 程求解。 求解方法：两大类 理论解 数值解 6.轧后冷却过程中钢组织变化 控制冷却意义：热轧变形?奥氏体向铁素 体转变温度(Ar3)??相变后的铁素体晶粒易 长大?造成力学性能降低。 控制冷却实质：对控制轧制后的奥氏体用 高于空冷的速度从Ar3以上的温度控制冷却 至相变温度区域，使铁素体进一步晶粒细 化。 快冷强化机理与控轧机理存在本质区别: Go 工艺：从Ar3以上的温度开始，在相变终了 温度附近(550?500℃)结束，然后进行空 冷。 组织：细晶粒铁素体和微细弥散型贝氏体 的混合组织。 对强度及韧性的影响: 控制冷却设备：必须能均匀控制长、宽、 厚方向钢板的性能。 冷却方式：同时冷却型、通过冷却型。 6.1 CCT曲线及转变产物 目的： 等温转变曲线(TTT曲线)：反映过冷奥氏体等温 转变的规律； 连续冷却转变曲线(CCT曲线)：在连续冷却转变 过程中，钢中的奥氏体在不断降温的条件下发生 转变的。 CCT曲线的测量: 膨胀法测CCT曲线原理：各相具有不同的比容： 马氏体＞体素体＞珠光体＞奥氏体＞碳化物。 静态CCT曲线、动态CCT曲线。 实验步骤： 选定奥氏体化温度及保温时间： 确定冷却速度： 实验数据处理： 图6-1 共析钢连续冷却转变曲线 转变中止线：表示冷却曲线与此线相交时转变并未最后完成，但奥氏体停止了分解，剩余部分被过冷到更低温度下发生马氏体转变。 两个临界冷却速度： 图6-2 冷却速度对共析钢奥氏体转变温度区域(a)及转变产物(b)的影响 1- 1-珠光体转变开始线;2-珠光体转变终了线3-珠光体转变终止线;4-马氏体转变开始线;5-马氏体转变终了线 图6-3 0.30%C钢连续冷却转变曲线奥氏体化温度:930?C;时间:30min 6.2控制冷却各阶段的冷却目的和冷却方式 的选择 各阶段冷却目的： 1)高温终轧： a)奥氏体状态： b）慢冷的结果： 2)低温终轧： a)奥氏体状态： b)变形的影响： c）慢冷的结果： 3)高碳钢和高碳合金钢： 轧后控冷分三阶段： 一次冷却：从终轧温度?Ar3或Arcm温度范 围。 目的： （1）控制变形奥氏体的组织状态； （2）固定位错；（3）降低相变温度。 一次冷却开始快冷温度的影响： 二次冷却：从相变开始?相变结束。 目的：控制相变过程 （具体：），保证钢 材快冷后得到所要求 的金相组织和力学性 能。 图6-6 控制轧制CCT曲线在不同冷却速度时的组织形态 实线：Nb钢；虚线：Si-Mn钢 三