材料加工组织性能控制(第三章)新.pptx

3.热形变过程中钢的组织变化;控制轧制(Controlled rolling)：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，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。 TMCP(Thermo Momechanical Controlled Processing)： ;图3-l 各种轧制程序的模式图 CR-—控制轧制；AcC一控制冷却 ;铁素体晶粒尺寸的控制 铁素体晶粒尺寸的计算式;;变形奥氏体对铁素体晶粒的细化作用;〔2〕变形奥氏体除了在晶界上生成铁素体晶核以外，原来 奥氏体中的退火孪晶边界以及由于变形而形成的变形带，也 是铁素体的形核基地。 ; 冷却速度对铁素体晶粒尺寸的影响;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?〔亚晶的出现〕。;控制轧制三阶段示意图和各阶段的组织变化 ;控制轧制工艺特点;(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： ;I型控制轧制原那么：1)连续轧制，不要间歇，尤其在?的高温 侧(动态再结晶区) ，原因： 2)道次变形量应大于临界变形量，使全部晶粒能进行再结 晶，防止混晶产生。原因：;(1)尽可能降低加热温度，目的： (2)在中间温度区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??;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(0.14C-1.3Mn-0.03Nb系钢) ;(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： 1〕降低钢坯的加热温度；2〕取消轧后 的常化处理或淬火回火处理。 (3)可以充分发挥微量合金元素的作用〔后面讲〕。;表3-1 36CrSi钢用控轧工艺和用常规工艺后的机械性能;冷加工与高温变形： ;O;曲线的最大应力值?p(或?s)、 、T之间可用 Zener-Hollomon因子Z表示：;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;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〕变形温度和变形速度； 2〕钢的化学成分，如奥氏体型Fe-Ni-Cr合金的?c 比纯的? -Fe大得多； 3〕材料的初始晶粒尺寸的影响。;18-8不锈钢起始晶粒尺寸〔D0〕对高温形变组织和加工 因子〔Z、 、?〕关系的影响;〔2〕 动态再结晶的组织 动态再结晶是一个混晶组织，平均晶粒尺寸 只由加工条件〔变形温度、变形速率〕决定。变 形温度低、变形速率大，那么 愈小。 动态再结晶是存在一定加工硬化程度的组织。;热变形间隙时间内钢的奥氏体再结晶行为;;〔2〕静态再结晶动力学曲线;;2〕变形后的停留时间 变形后停留时间长，再结晶所需要的临界变形量就小。 ;(2) 静态再结晶速度 ;图3-10 0.2%C钢与Nb钢等温再结晶的动力学曲线〔实线为碳钢；虚线为铌钢〕 ;(3) 静态再结晶数量 ;微合金元素对静态再结晶数量的影响： 1)抑制奥氏体再结晶。2)