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控制轧制与钢材的强度、韧性

控制轧制能使钢材强韧化,其实质是通过调整各轧制工艺参数(如加热温度、变形量、终轧温度、轧后冷却)来控制钢在整个轧制过程中的冶金学过程(如奥氏体在再结晶、合金元素及其碳、氮化物的固溶和析出、相变、加工硬化、织构等),后达到控制钢材组织和性能的目的。
控制轧制提高钢材强度及韧性的三个主要机理。
1、品粒细化
对于亚共析钢来说,铁素体晶粒越细,钢材的强度越高,韧性越好。相变前的奥氏体品粒越小,相变后的铁素体品粒也越小。控制轧制可以通过两种方法使奥氏体品粒细化;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品粒,加大每一道次的变形量,降低终轧温度,都有利于奥氏体再结晶晶粒的细化。
为了实现在奥氏体未再结晶区轧制,需要提高奥氏体的再结晶温度,当钢中含铌、钛、钒等微量元素时,就具有这样的效果。因为这些元素的碳化物和氮化物由奥氏体析出后,可以明显抑制奥氏体再结晶,从而有效地提高奥氏体再结晶温度,使轧制过程能在非结晶区域进行。
2、碳、氮化物强化
钒、铌、钛是比较强的碳化物或氮化物形成的元素,它们的碳化物或氮化物对钢的组织和性能发生强化作用。
碳化物和氮化物在高温时溶解于奥氏体,奥氏体向铁素体转变后析出,对钢直接起弥散强化作用。
3、亚晶强化
奥氏体品粒的变化,在奥氏体+铁素体区域轧制时与在奥氏体再结晶温度以下轧制时相同。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。在两相区域轧制的钢材变为铁素体晶粒(先形变后相变)和含有亚品的铁素体品粒(先相变后形变)的混合组织,从而使钢的韧性和强度提高。