钢材冷轧工艺.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,PPT,文档演模板,Office,PPT,09 十一月 2026,钢材冷轧工艺,主要内容,2轧钢生产工艺,21轧钢生产工艺过程及制定依据,22轧钢生产对原料的要求,23钢的加热工艺制度,24,轧制工艺制度,（主要包括变形制度、速度制度和温度制度）,*,变形制度,*,温度制度,25轧后冷却,26,控制轧制和控制冷却,2,1.1 钢的分类,（1）按化学成分分,非合金钢,（普通碳素钢、优质碳素结构钢、纯铁等）,低合金钢,（锰含量超过1.0%，及含铌、钒、钛等）,合金钢,碳素钢：,为铁与碳的合金，碳含量通常为0.022.11%。通常钢中还含有少量的硅、锰、磷、硫等元素。根据钢中含碳量的高低，碳素钢又常分为低碳钢、中碳钢、高碳钢三类。,低碳钢：0.25%；中碳钢：0.250.55%,；,高碳钢：0.55%。,低合金钢,：对钢规定的任一元素的规定含量，至少有一种元素符合低合金钢相应元素的界限值范围，并且没有一个元素进入合金钢界限值范围。,（2）按用途分,集装箱钢、锅炉钢、压力容器用钢、铁道用钢、船用钢、桥梁钢、管线钢、管桩钢、电工钢等。,3,1.2 铁碳相图及钢,的组织结构与转变,*铁碳合金状态图及其对轧钢生产的指导意义,包晶反应：,+L,A,共晶反应：,L,A+Fe,3,C,共析反应：,A,+Fe,3,C,4,钢的临界点,A,1,在平衡状态下，奥氏体、铁素体、渗碳体共存的温度，也就是一般所说的下临界点。在铁碳合金状态图上为PSK共析转变线（727）。,A,3,亚共析钢在平衡状态下，奥氏体和铁素体共存的最高温度，也就是一般所说的上临界点。在铁碳平衡图上为GS线。,A,cm,过共析钢在平衡状态下，奥氏体和渗碳体共存的最高温度，也就是过共析钢的上临界点。在铁碳平衡图上为,ES,线。,把加热时的临界点下标字母“c”，如Ac,1,、Ac,3,、Ac,cm,等，,把冷却时的临界点下标字母“,r,”，如,Ar,1,、,Ar,3,、,Ar,cm,等。,5,铁碳合金常见的组织形态及其特性,奥,氏,体,铁素体,渗碳体,珠光体,索,氏,体,屈,氏,体,贝氏体,马,氏,体,莱,氏,体,6,奥氏体及其特性,*奥氏体是碳在,面心立方晶格,铁中的固溶体。,*原子间的空隙较大，所在碳在其中的溶解度要比在体心立方铁中的溶解度大得多。在1148时碳的溶解量最大（2.11%）；,*奥氏体的强度、硬度并不高，但塑性、韧性都很好。,*热轧一般在奥氏体状态下进行。,7,铁素体及其特性,*铁素体是碳在体心立方晶格铁中的固溶体。,*原子间的空隙很小，所在碳在其中的溶解度极小。室温下只能溶解0.001%，随着温度的升高，碳的溶解量略有增加，在727时碳的溶解量最大（0.0218%）。,*铁素体很软，强度低，延展性好。,8,渗碳体及其特性,*渗碳体就是铁和碳的化合物，它的晶格形式为密排六方。,*碳在渗碳体中的溶解量为6.67%。,*渗碳体硬而脆。,9,珠光体及其特性,*珠光体是铁素体和渗碳体在727至室温时组成的机械混合物。,*珠光体的含碳量为0.77%左右。珠光体中渗碳体与铁素体的相对量大约为1/8。当钢的含碳量为0.5%时，则有60%的珠光体和40%的铁素体；当钢的含碳量为0.77%时，其组织是100%的珠光体。,*珠光体的机械性能介于铁素体和渗碳体之间，强度、硬度适中，并不脆，这是因为珠光体中的渗碳体量比铁素体量少得多的缘故。,10,索氏体及其特性,*索氏体是铁素体与渗碳体的混合物，又称细珠光体。,*索氏体是一种不稳定的组织。在C曲线上，奥氏体状态的低碳及中碳钢在600650等温转变时才形成索氏体。,*索氏体具有良好的综合力学性能，它既有较高的强度，又有良好的冲击韧性。,*淬火后的钢加热到500600回火，得到回火索氏体，其性能比索氏体好，原因在于回火索氏体中的渗碳体是颗粒状，而不是片层状。,11,屈氏体及其特性,*屈氏体是一种最细的珠光体组织，是铁素体与渗碳体的极弥散的混合物。,*屈氏体是一种不稳定的组织。屈氏体与索氏体一样可以由奥氏体等温转变获得，是奥氏体在550600等温分解的产物。,*比索氏体具有更高的硬度和强度。,*淬火后的钢加热到,300,500,回火能得到回火屈氏体。回火屈氏体的力学性能比奥氏体直接分解得到的屈氏体的力学性能更好。,12,贝氏体及其特性,*贝氏体是,高温奥氏体,在C曲线的,鼻尖至马氏体开始转变点,之间,等温转变,产物。,*上贝氏体是奥氏体在550（鼻尖的温度）350范围内的等温转变产物，其中铁素体形成密集而相互平行的扁片，渗碳体呈短片状断断续续地分布在铁素体片层之间在显微镜下，上贝氏体呈羽毛状。,*下贝氏体是奥氏体在350M,S,范围内的等温转变产物，其中铁素体成针状，极为细小的渗碳体质点呈弥散状分布在针状铁素体内。,*下贝氏体除具有较高的硬度外，还有良好的韧性。,13,马氏体及其特性,*马氏体是碳在体心立方铁中的,过饱和固溶体,。,当奥氏体化的钢以大于临界冷却速度的速度从高温冷却到M,S,以下时（即马氏体开始转变温度），过冷奥氏体转变为马氏体。,*马氏体形成时有很大的相变应力。,*奥氏体向马氏体转变发生在一个温度范围内，转变开始温度以,M,S,表示，而转变终了的温度以,M,f,表示。一般情况下,M,S,和,M,f,与冷却速度无关，仅与钢的化学成分有关。,*马氏体内碳含量等奥氏体内的碳含量，因此马氏体组织很脆，硬度高，而韧性很低。,14,莱氏体及其特性,*莱氏体是1148时奥氏体与渗碳体同时结晶组成的机械混合物，含碳量为4.3%。,*常温下，莱氏体是珠光体和渗碳体的机械混合物。,*由于莱氏体中渗碳体的含量很高，常温、高温下莱氏体都具有硬而脆的性质。,15,钢在缓慢冷却时的组织转变,工业纯铁：、稳定的、过饱和的、析出-Fe,3,C、铁素体+三次渗碳体,共析钢：、共析分解珠光体（片层状渗碳体分布在铁素体的基体上,亚共析钢：、不稳定的、沿晶界析出、发生共析分解、铁素体+珠光体,过共析钢：、不稳定的、沿晶界析出二次Fe,3,C、共析分解、Fe,3,C+珠光体,16,1.3 钢的,热处理原理及工艺,*钢材的热处理:,把各种钢材加热到给定的温度、保持一定的时间、用选定的冷却速度和冷却方法进行冷却，从而得到需要的显微组织和性能的操作工艺叫热处理。,热处理工艺由加热、保温和冷却三阶段组成。根据不同目的应采用不同的加热温度和冷却速度。,17,钢在加热时的组织转变,亚共析钢：,铁素体+珠光体,温度高于临界点Ac,1,后，珠光体转变成奥氏体，形成,铁素体+奥氏体,组织温度继续升高，铁素体逐渐溶于奥氏体内达到临界点Ac,3,时，完全是,奥氏体,。,共析钢：,珠光体,当温度达到临界点Ac,1,时，完成珠光体向奥氏体的全部转变,奥氏体,。,过共析钢：,渗碳体+珠光体,温度高于临界点Ac,1,后，珠光体转变成奥氏体，形成,渗碳体+奥氏体,组织温度继续升高，渗碳体逐渐溶于奥氏体内达到临界点Accm时，完全是,奥氏体,。,加热温度愈高，由珠光体转变成奥氏体及成分均匀化转变速度愈快；加热速度愈快，珠光体向奥氏体开始转变的温度愈高。,18,C,曲线,（过冷奥氏体等温转变曲线）,19,过冷奥氏体连续冷却转变曲线,20,钢的临界冷却速度,当奥氏体化的钢由高温冷却时，使奥氏体不分解成铁素体与渗碳体的机械混合物，而转变为马氏体所需要的最冷却速度，称为钢的临界冷却速度。,临界冷却速度是钢的重要特性。轧钢生产多数采用连续冷却，如炉冷、坑冷、堆冷、空冷等等。因为合金元素对钢的临界冷却速度有明显影响，所以合金钢轧制时冷却速度的控制就成为合金钢生产中的一个重要问题。,21,常用热处理工艺及目的,退火,正火,淬火,回火,22,退火,加热到临界点（Ac,3,或Ac,1,）或再结晶温度以上，保温一段时间，然后以小于在静止空气中的冷却速度进行绶冷的一种操作叫做退火。退火的目的是：,（1）降低硬度，提高塑性和韧性；,（2）减少残余应力；,（3）消除钢中的组织缺陷，如晶粒粗大、成分不均匀等。,根据加热温度不同，退火可分为扩散退火、完全退火、不完全退火、球化退火、再结晶退火等。,23,正火,把亚共析钢加热到Ac,3,以上或把过共析钢加热到A,cm,以上3050，使其全部奥氏体化，然后在空气中冷却，从而得到珠光体型组织的热处理叫做正火，也叫常化。因为正火的冷却速度比退火的冷却速度快，所以正火比退火得到的珠光体数量更多、组织更细。因此，正火钢的强度和硬度都比退火钢高。,正火仅用于碳钢及低合金钢，其目的是：,（1）细化晶粒；提高低碳钢的力学性能；,（2）调整组织；,（3）消除网状碳化物。,24,淬火,钢材奥氏体化后以大于临界冷却速度的速度快速冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体，这种操作叫做淬火。淬火的目的是：,为下一步热处理做好组织准备。,经淬火和随后的回火获得良好的综合力学性能。,淬火造成的组织应力很大，须用回火的办法消除。,重轨端部的淬火是采用高频感应法加热，然后水淬，这种方法叫高频淬火。,25,回火,淬火后的钢加热到Ac,1,点以下某温度并保温一段时间，然后冷却，从而得到较稳定的组织的一种操作叫回火。回火的目的是：,（1）降低脆性，消除或减少钢在淬火时产生的内应力；,（2）提高钢件的塑性和韧性；,（3）对于用退火难以软化的某些合金钢，在淬火（或正火）后常采用高温回火，使钢中碳化物适当聚集，从而降低硬度。,回火分为低温、中温及高温回火三种。,高温回火的加热温度一般为500650，组织是回火索氏体。习惯上称淬火加高温回火为调质处理，能获得好的强韧性。,中温回火一般为350500，所得组织为回火屈氏体，具有这种组织的钢，有高的弹性极限和韧性。,低温回火一般为,150,250,，所得组织为回火马氏体，能消除残余应力及降低脆性。,26,1,4,轧制变形基本原理,弹性变形和塑性变形,未超过金属本身弹性极限的变形弹性形变。各个晶粒的受力状态是不均匀的。,外力超过其弹性极限，歪扭的晶格和破碎的晶粒不能恢复到原始状态，这种永久变形叫做塑性变形。组织结构破坏，晶格歪扭和紊乱，晶粒破碎，晶粒形状变化。,27,影响金属热塑性变形的因素,有金属本身内部因素和温度等外部条件。,纯金属及其固溶体的塑性好，而金属化合物的塑性很低。,碳钢塑性曲线有、表示塑性降低区域（凹谷）,区:200时几乎没有塑性；,区:200400，强度高而塑性低；,区:800950为相变区,区,:,接近熔化温度。,28,前滑和后滑,变形时，金属与轧辊间有相对运动，存在着金属相对于轧辊向后流动的后滑区和相对于轧辊向前流动的前滑区。,在变形区内靠近轧辊的出口处，金属的纵向流动速度大于轧辊在该处的线速度，这种现象称为前滑。在变形区内靠近轧辊的入口处，金属的纵向流动速度小于轧辊在该处的线速度，这种现象称为后滑。,前滑、后滑现象对连轧生产和周期断面钢材的生产具有重要意义。,29,轧制压力,轧制压力：,是轧件变形时金属作用在轧辊上的垂直于接触面积水平投影的力。,*是制订轧制工艺规程和进行轧机设计的重要参数。,*变形区内单位面积上的轧制压力称为单位压力。,*单位压力由两部分组成，一部分是克服轧件内部滑移阻力所需要的力，称为钢的变形抗力，取决于金属的化学成分和组织状态、变形温度、变形速度及变形量；另一部分是克服金属塑性变形时产生的附加抗力。,*单位压力在变形区内的分布是不均匀的。在变形区进、出口处的单位压力较小，在变形区内某一中间位置的单位压力最大。在实际生产中常用平均单位压力进行计算。,*计算方法有一定的局限性，较准确的数据利用测定的办法得到轧制压力。,30,影响轧制压力的因素,主要因素有：,（1）绝对压下量 在辊直径和摩擦系数相同下，压下量增加，接触面积加大，外摩擦的影响加剧，轧制压力增加。,（2）轧辊直径 在其他条件一定时，辊径加大，接触面积增加，同时接触弧长增加，外摩擦的影响加剧，轧制压力增大。,（3）轧件宽度 增加时，接触面积增加，轧制压力增大。,（4）轧制温度 随着轧制温度的升高，变形抗力降低，轧制压力减小。,（5）摩擦系数 增加时，外摩擦影响加大，轧制压力增大。,（6）轧件的化学成分 不同时，内部组织和性能不同，轧制压力也不同。,（,7,）轧制速度,热轧时随着轧速的增加，变形抗力增加。冷轧时随着变形速度的增大、轧件温度的升高变形抗力有所降低。,31,2,轧钢生产工艺,21 轧钢生产工艺过程,由以下基本工序组成的：,（1）坯料准备，包括表面缺陷的清理等。,（2）坯料加热，是热轧生产工艺过程中的重要工序。,（3）钢的轧制，是整个轧钢生产工艺过程的核心，起着决定性作用。,质量要求：几何形状和尺寸精确度、内部组织性能以及表面质量三个方面。,轧钢技术的发展，很大程度上是围绕提高几何形状和尺寸精确度，如PC、CVC,（4）精整，是最后工序，对产品的质量起着最终的保证作用。通常包括剪锯切、矫直、成品热处理、成品表面清理和各种涂色等许多具体工序。,32,制定工艺过程的依据,主要依据是：,（1）产品的技术条件：是制定工艺过程的,首要依据,。,（2）钢种的加工工艺性能：包括变形抗力、塑性以及形成缺陷的倾向性。反映钢的加工难易程度，决定并影响钢的加工方式和方法。是制定工艺过程的,重要依据,。,（3）产品成本 成本是生产效果的综合反映。钢的加工工艺性能愈差，产品技术要求愈高，其工艺过程就愈复杂，生产过程中各种消耗也愈高，产品成本必然相应提高。因此，成本的高低在一定程度上是工艺过程是否合理的反映。,制定工艺过程的各项依据是相互影响、相互联系的。任何片面强调某一方面的做法都会给生产带来不良后果。,33,22 轧钢生产对原料的要求,选择合理，可使质量得到改善，使轧机生产能力得到发挥，使金属消耗大大降低。,轧钢生产对原料有一定的技术要求。对连铸坯的要求有钢种、断面形状和尺寸、表面质量、内在质量等。,34,2.3 钢的加热工艺制度,钢的加热,目的：,提高塑性，,降低变形抗力,，以便于轧制。,正确的加热工艺可以提高钢的塑性、降低变形抗力、消除或减轻组织缺陷。,加热不当：温度过高或时间过长都会产生过热、过烧、严重脱碳等缺陷；温度过低或时间过短，会降低尺寸精度、严重造成断辊及缠辊等事故。,加热工艺与钢材质量、轧机产量、能量消耗、轧机寿命等指标有直接关系。,35,步进炉与推钢式加热炉相比的优点,步进式加热炉：使用较为广泛的一种，是取代推钢式加热炉的主要炉型。,最基本的特征：是钢料的移动靠一套步进机构作矩形轨迹的往复运动来实现。,与推钢式加热炉相比，步进式加热炉主要优点：,（1）,加热质量较好，钢温比较均匀。,（2）,钢坯的下表面不会有划伤。,（3）,与轧钢机配合比较灵活方便。,（4）可比较精确的计算和控制加热速度和加热时间，利于实现自动化控制。,36,钢的加热工艺制度,包括入炉温度、加热时间、加热温度、加热速度。钢种不同加热工艺制度亦不同。,加热工艺制度应满足以下几点要求：,（1）加热均匀；,（2）防止产生加热缺陷；,（3）在满足钢种的性能要求；,（4）尽可能提高钢的塑性，,降低变形抗力,。,37,钢加热不同阶段的特点,一般把700800以下的加热阶段叫低温阶段或预热阶段。钢在低温阶段的特点是钢温低、塑性差、内外温差大、末期钢发生组织转变。温度应力和组织应力大。因此，低温阶段的加热速度不宜太快。,当钢的加热温度超过700800时，一方面钢的塑性显著增加，导热性也有一定改善；另一方面钢温升高使氧化脱碳速度增加，这个阶段的加热时间愈短愈好。因此，这时应采取快速加热，这个阶段称加热阶段。,当钢的表面刚刚加热至要求温度时，其中心温度一般还未达到要求，特别是加热大断面钢坯时，内外温差更大，应继续保温一定时间，这个阶段又称均热阶段。,38,保证加热温度均匀的措施,（1）在高温区加热时，应确保下加热温度高于上加热温度2030。,（2）严格控制加热速度。,（3）均热段要有足够的保温时间，以保证温度均匀。,39,过热和过烧,过热：,就是当加热温度超过Ac,3,继续加热达到一定温度时，钢的晶粒过度长大，从而引起晶粒间的结合力减弱，钢材的力学性能恶化的现象。,过烧：,就是当钢在高温下、在强烈氧化介质中加热时，氧渗透到晶粒边界，使晶界开始氧化和部分熔化，严重破坏晶粒间的连结的现象。,40,2.4 轧制工艺制度,轧制工艺制度主要包括,变形制度、速度制度和温度制度,。,（1）,变形制度,主要内容是变形量的分配，对轧机产量、产品质量起重要作用。,型钢轧机的孔型设计、钢板轧制的压下规程以都属于变形制度。,（2）速度制度,确定各道次的轧制速度以及每道中不同阶段的速度。提高轧制速度是现代轧机提高生产率的主要途径之一。,受到轧机结构及强度、电机能力、机械化与自动化水平等一系列因素的限制。,高速连轧机对此要求极高。,（3）,温度制度,规定了轧制时的温度区间，即开轧和终轧温度。温度制度是否合理对产品质量、轧机产量及设备安全有直接影响。,以上三个工艺制度既相互联系，又相互制约。,41,2.4.1 变形制度,涉及辊缝和弹跳、孔型及孔型设计、辊型及影响因素、板型及板型控制、钢板压下规程、厚度及宽度控制精度等,。,42,辊缝和辊跳,轧制时，在型钢轧机上，同一孔型上的两个轧辊辊环之间的距离叫做辊缝；在钢板轧机上，则上下工作轧辊之间的距离叫做辊缝。,在轧制过程中，轧机的各部件受轧制力的作用发生弹性变形，如机架窗口高度扩大、轧辊弯曲、压下螺丝和轴承受到压缩等等。这些弹性变形最后反映在两轧辊之间的缝隙增大，这种现象叫做辊跳。辊缝增大的总数值称为辊跳值。,43,孔型及孔型设计,在型钢生产中，轧辊上的环形沟槽称为轧槽，由上下辊的两个轧槽组成的环形孔称孔型。应包括以下三部分：,（1）断面孔型设计，就是根据原料及成品的断面形状、尺寸及产品性能要求，确定出轧件连续变形所需要的道次及道次变形量，以及完成此变形过程所需要的每个孔型的形状和尺寸。,（2）轧辊孔型设计，就是根据设计出的断面孔型，确定孔型在每个轧机上的分配。,（3）轧辊导卫设计。,44,辊型及影响因素,为获得平直及厚度均匀的钢板，两轧辊之间各点的距离应当相等，即保持辊缝均匀，但在实际轧制过程中，有许多因素影响两个轧辊之间的距离。因此必须根据有关情况预先考虑将轧辊设计为一定的形状，以保证在轧制过程中辊缝均匀。这种轧辊形状称为辊型，设计轧辊形状的过程称为辊型设计。,在轧制过程中影响轧辊辊型的主要因素有：,（1）轧辊的弹性变形。,（2）轧辊辊身温度不均匀引起的轧辊不均匀热膨胀（热凸度）。,（3）轧辊的不均匀磨损。,45,控制辊型的主要方法,（1）改变原始辊型。,（2）通过调温控制辊型。改变辊温分布，如分段冷却或分段控制润滑条件。,（3）通过改变轧制过程中的弹性变形来控制辊型,如弯辊、窜辊等。,目前现代化轧机采用HC轧机、轧辊凸度连续可变装置(又称CVC装置)、PC轧机等方式，控制轧制过程中的辊型变化。,46,板形,*板形是板、带材平直度的简称，一般是指浪形、瓢曲或旁弯的有无及其程度。,*严格地说，板形缺陷又可分为视在的和潜在的两类。,*通常意义上的板形还包括板、带材横向断面分布的均匀度，凸度、楔形。,*板形缺陷的出现来源于板宽方向上各点延伸不均。,*板形不良会限制轧制速度的提高、最薄规格，板形严重不良会导致勒辊、卡钢、断带、撕裂等事故的出现，甚至可能损坏轧机。,47,影响板形主要因素,（1）原料断面形状,来料的断面形状和承载辊缝形状要相“匹配”。,（2）,承载辊缝的断面形状,是决定板形的,首要因素,。它取决于三个方面：1)工作辊、支撑辊的弯曲挠度和剪切挠度；2)支撑辊、工作辊和带钢的压扁；3)工作辊本身的凸度。包括：,设备因素：辊直径、原始凸度,工艺因素：板宽、压力、张力、速度、热凸度、辊磨损等。,这些因素互相影响、交叉作用，使板形成为一个比较复杂的问题。,（3）压下规程的变化,当压下规程变化时，压下量、速度等均发生变化，因而影响到压力、热凸度等等。这些因素的变化，使承载辊缝形状变化，从而引起板形变化。,现代轧机围绕改善板形质量得到发展（CVC、PC、HC等）,48,钢板的压下规程,包括计算总变形量、确定轧制道次、,分配各道次的压下量,等。还必须根据轧机的具体条件，进行设备强度验算和电机能力校核，并检查工艺参数是否合理，如检查咬入条件、温度制度等。,轧机的布置形式不同，所采用的压下规程也不同。例如厚板轧机分为四个阶段：,1）去除氧化铁皮阶段，采用小压下量；,2）轧制展宽阶段，采用角轧或横轧将板坯轧制到要求宽度；,3）轧长阶段，采用尽可能大的压下量，使钢板迅速达到所要求的厚度；,4）精轧阶段：用小的压下量，精确地控制板形和尺寸。,在连续式钢板轧机上，压下量大致可按以下比例分配：粗轧机组的压下率占总压下率的7080%；精轧机组的压下率占总压下率的2030%；这种高温时的大压下操作规程，既有利于减少能耗，又能保证钢板的板形和表面质量。,49,2.4.2 温度制度,开轧温度和终轧温度:,开轧温度一般比加热温度低50100。生产现场总是希望开轧温度高一点，以便提高轧件的塑性，降低变形抗力。,开轧温度的上限取决于钢的允许加热温度，开轧温度的下限主要受终轧温度的限制，钢件在轧制过程中一般应保持单相奥氏体组织。,终轧温度是指热轧最后一道次的出口温度。对产量及质量有显著的影响。,终轧温度过低时，保证不了轧制在奥氏体单相区进行，增加了钢的变形抗力、也降低了钢的塑性，容易产生尺寸超差和耳子、折叠等缺陷。终轧温度过高，实际晶粒增大，降低钢的力学性能，同时影响钢的显微组织，如生成碳化物带状组织等。,50,2,.,5,轧后冷却,根据钢的化学成分、组织状态、产品断面尺寸、冷却后可能产生的缺陷，以及轧机产量、冷却场地和冷却设备等条件，热轧后的钢材可采用不同的冷却方式冷却到室温。,（1）,空冷 这是在空气中自然冷却的方法，它应用得很普遍。,（2）快冷 这是鼓风、喷雾、穿水的强制冷却方法，其工艺特点是使钢材在一定时间内剧冷到某一温度后再自然冷却。,（3）缓冷 其特点是热轧后的钢坯或钢材堆在一起使之缓慢冷却，以防止白点缺陷的产生。,51,2.6 控制轧制和控制冷却,所谓控制控冷就是适当控制加热温度、变形温度、变形条件(包括每个道次的变形量、总变形量、变形速度)及冷却速度等工艺参数，,达到改善钢材的组织状态，,从而大幅度提高热轧钢材综合性能的一种轧制方法。,控制轧制的主要优点如下：,（1）,提高钢材的综合力学性能。,（2）,简化生产工艺过程。,（3）,降低钢材生产成本。,控制轧制因为具有上述优点，所以得到日益广泛地应用。,52,控制轧制的类型,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(在再结晶过程、未再结晶过程或-转变的两相区变形)，控制轧制可分为三种类型：,（1）再结晶型控制轧制，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。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,。,（2）未再结晶型控制轧制，是钢加热到奥氏体化温度后，在奥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)。这种控制轧制工艺适用于,含有微量合金元素的低碳钢，如含铌、钒、钛的低碳钢,。,（3）两相区控制轧制，是钢加热到奥氏体化温度后，经过一定变形，然后冷却到奥氏体+铁素体两相区再继续进行塑性变形，并且在Ar,1,温度以上结束轧制。,53,控制冷却的类型,控轧后必须配合控冷工艺，加快热轧后钢材的冷却速度，防止奥氏体晶粒长大；降低奥氏体向铁素体和珠光体转变的相变温度，防止铁素体晶粒长大；细化珠光体组织，才能收到钢的强韧化效果。控冷主要的有以下几种：,（1）轧后的快速冷却，如板带的层流冷却或水幕冷却、线材的二次冷却等，其作用是将轧材从终轧温度快速冷却到一定的中间温度，如铁素体转变温度稍下或珠光体转变温度，阻止铁素体、珠光体在高温形成和晶粒变粗大，最后获得细小的室温金相组织，改善钢材的力学性能。,（2）轧后余热淬火，如厚钢板的轧后余热淬火，就是使钢材的表层或整个断面淬火，得到马氏体组织，然后利用回火处理得到良好的金相组织，达到改善性能的目的。,（3）中间控制冷却，如板带轧机的机架间冷却，线棒材生产的终轧前的加速冷却，是为了获得准确的终轧温度，结合控制轧制改善钢材的组织和性能。,54,控轧控冷提高钢材的强度及韧性机理,控轧控冷使钢材强韧化的实质是：通过调整各轧制工艺参数来控制钢在整个轧制过程中的冶金学过程，达到控制钢材组织和性能的目的。,控轧控冷，提高钢材强度及韧性的三个主要机理。,（1）晶粒细化,对于亚共析钢来说，铁素体晶粒越细，钢材的强度越高，韧性也好。相变前的奥氏体晶粒越小，相变后的铁素体晶粒也越小。控制轧制可以通过两种方法使奥氏体晶粒细化：一种是奥氏体加工和再结晶交替进行使晶粒细化；另一种是在奥氏体未再结晶区轧制。,降低钢坯加热温度得到较小的原始奥氏体晶粒，加大道次的变形量，降低终轧温度，都有利于奥氏体再结晶晶粒的细化。,（2）弥散（沉淀）强化,铌、钒、钛是比铁强得多的碳化物或氮化物形成元素，高温时溶解于奥氏体，奥氏体向铁素体转变和相变后析出，对钢直接起弥散强化的作用。,（3）亚晶强化,已相变的铁素体晶粒经轧制(变形)产生亚晶粒、位错等使钢强化。在两相区轧制的钢材相变为铁素体晶粒(先形变后相变)和含有亚晶粒的铁素体晶粒(先相变后形变)的混合组织，从而使钢的强度和韧性提高。,55,