材料加工组织性能控制.pptx

3.热形变过程中钢的组织变化(低碳钢、低碳合金钢）;;图3-l 各种轧制程序的模式图 CR-—控制轧制；AcC一控制冷却 ;图3-2 控制轧制和控制冷却奥氏体和铁素体的组织变化模式图 (轧制温度向右边降低。上层的组织表示轧制带来的奥氏体组织的变化，下层表示奥氏体开始相变后不久的组织，特别是下层表示铁素体核的生成地点) ;控制轧制的实质： (1)尽可能降低加热温度，目的： (2)在中间温度区(如900?C 以上) 通过反复再结 晶使奥氏体晶粒微细化。 (3)加大奥氏体未再结晶区的累积压下量，增加 奥氏体每单位体积的晶粒界面积和变形带面积。;控制轧制机理： （1）Hall-Petch关系式： （1） （2）断口转变温度FATT(Fracture Appearance Transition Temperature) ： (2) ;图3-3 多道次轧制时轧制温度的影响(实验室数据) 0.18C-1.36Mn钢，各道次压下率20％，9个道次轧制到20mm 轧制温度变化范围(开始一结束)为200?C ;图3-4 轧制温度对铁素体晶粒直径、屈服点及断口转变温度的影响 实验室数据：0.14C-1.3Mn-0.03Nb系钢，RT为加热温度，FT为终轧温度;控制轧制的类型：;（1）奥氏体再结晶区控制轧制(又称I型控制轧制) 条件：950℃以上 ?再结晶区域变形。 主要目的：对加热时粗化的初始?晶粒轧制?再结晶??细化? 相变后细小的?晶粒。相变前的?晶粒越细，相变后的?晶粒也变得越细。;（2）奥氏体未再结晶区控制轧制(又称为Ⅱ型控 制轧制) 条件： 950?C～Ar3之间进行变形。 目的：?晶粒沿轧制方向伸长，?晶粒内部产生形 变带。晶界面积?，?的形核密度? ，进一步促 进了?晶粒的细化。;(3) (?+?)两相区轧制 条件：Ar3点以下轧制。 目的：1）未相变?晶粒更加伸长，在晶内形成形 变带，相变形成微细的多边形晶粒； 2）已相变后的?晶粒变形，于晶粒内形成 亚结构，因回复变成内部含有亚晶粒的?晶粒。 组织：大倾角晶粒和亚晶粒的混合组织。 影响：强度升高?，脆性转变温度?（亚晶??出 现）。 ;;3.2 控制轧制工艺特点 (1)控制加热温度 加热温度决定轧制前奥氏体晶粒 的大小，温度越低晶粒越细。; (2)控制轧制温度 奥氏体区轧制：要求最后几道次的轧制温 度要低。原因： 低碳结构钢的终轧温度： 含Nb钢的终轧温度： ; (3) 控制变形程度 ： ; (4)控制轧后冷却速度 钢材于轧后冷却除采用空冷外，还可以采用吹 风，喷水，穿水等冷却方式。由于冷却速度的不 同，钢材可以得到不同的组织和性能。;3.3 控制轧制的效应 (1)使钢材的强度和低温韧性有较大幅度的改善。 原理：细化晶粒。常规轧制工艺：铁素体晶粒 7～8级；控制轧制工艺：铁素体晶粒可达12级， 直径可为5?m。 (2)可节省能源和使生产工艺简化 途径：降低钢坯的加热温度；取消轧后的常化处 理或淬火回火处理。 ;表3-1 36CrSi钢用控轧工艺和用常规工艺后的机械性能 ;（3）可以充分发挥微量合金元素的作用 常规轧制，加入Nb、V： 控制轧制，加入Nb、V： 采用控制轧制工艺时要考虑到轧机的 设备条件。 ;3.4钢的奥氏体形变与再结晶 3.4.1热变形过程中的奥氏体再结晶行为 3.4.1.1 动态再结晶 冷加工： 高温变形：;曲线的最大应力值?p(或?s)、 、T之间可用 Zener-Hollomon因子Z表示：;O;第三阶段，两种情况： 1）连续动态再结晶 条件：?c?r (?r ：由动态再结晶产生核心到全部完成一 轮再结晶所需的变形量)。 2）间断动态再结晶 条件：?c?r ;图3-3 Q235钢变形条件对真应力-真应变曲线的影响 (a)变形温度的影响，变形速度 ；(b)变形速度的影响，变形温度T=1000?C;3.4.1.2 动态再结晶的控制 （1）动态再结晶发生条件 动态再结晶难发生的原因： 发生动态再结晶的条件： ??c 影响动态再结晶临界变形量的因素： 1）变形温度和