控轧控冷习题答案.doc

一、名词解释：1、钢的强化方式固溶强化、形变强化、析出（沉淀）强化与弥散强化、细晶强化、亚晶强化、相变强化、2、韧性概念韧性（又名韧度）是材料塑形变形和断裂（裂纹形成和扩展）全过程中吸收能量的能力。3、固溶强化采用添加溶质元素使固溶体强度升高的现象称为固溶强化4、柯式气团在过饱和的固溶体中，由于C、N原子有很好的扩散能力，可以直接在位错附近和位错中心聚集，形成柯式气团。柯式气团作用：对运动的位错起着钉孔作用，使屈服强度、抗拉强度提高。5、形变强化随着变形程度的增加，材料的强度、硬度升高，韧性和塑性下降的现象叫做形变强化或加工硬化。形变强化决定于位错运动受阻。6、沉淀强化细小的沉淀物分散于基体之中，阻碍位错运动，而产生强化作用，这就是沉淀强化。7、细晶强化通过细化晶粒而使金属材料的力学性能提高的方法。晶粒愈小，晶界愈多，晶界阻力愈大，材料的屈服强度提高。8、亚晶强化亚晶强化的原因是位错密度提高。9、相变强化通过相变而产生的强化效应称为相变强化。10、冲击韧性工程上常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定材料抵抗冲击载荷的能力，即测定冲击载荷试样被折断而消耗的冲击功Ak，单位为焦耳（J）。材料的冲击韧性指标主要是冲击功，即缺口冲击韧性Ak（J）或ak（J）值，和韧脆转变温度Tc11、断裂韧性指材料阻止宏观裂纹失稳扩展能力的度量，也是材料抵抗脆性破坏的韧性参数。断裂韧性是材料的一种性能，它取决于材料的组织结构二、简答题：1、奥氏体形变的真应力—真应变每个阶段的特点？第一阶段：当塑性变形量小时，随着变形量的增加变形抗力增加，直到达到最大值。发生了加工硬化，动态回复和动态多边形化，随着变形量的增加，位错消失速度加快，也就是软化加快，但是总的趋势，在这一阶段加工硬化还是超过动态软化。反映在真阴历—真应变曲线上随着变形量加大变形应力还是不断增大的，只是增加速度逐渐减慢，直至为零。第二阶段：在这一阶段动态软化速度将大于加工硬化速度，并且随着位错的大量消失，动态软化速度减慢，直至软化速度与硬化速度达到平衡，反应在真应力—真应变曲线上，随着变形量加大变形应力开始下降，直至一轮再结晶全部完成并与加工硬化相平衡，变形应力不再下降为止，形成了真应力—真应变曲线第二阶段。第三阶段：（1）一种是变形量不断增加而应力值基本不变，呈稳定变形，这种情况称为连续动态再结晶。（2）另一种是应力随变形量增加出现波浪式的变化呈非稳定态变形，这种情况称为间断动态再结晶。2、热变形间隙时间内钢的奥氏体再结晶行为（0.68％C钢为例）注（重点）：图形大致形状会画，abcd四点知道是什么意思！！！（1）当ε远小于εL时(a点，a曲线），曲线a表示了两次变形间隔时间里软化情况与软化的速度。曲线a表明变形一停止软化就立即发生，随着时间的延长软化百分数增大，当达到一定程度，软化停止，此过程大约100秒内完成，这时仅仅软化了0.3，还有0.7的加工硬化不能消除。特点：静态回复可以部分减少位错，未消除的加工硬化对下次变形有迭加作用（2)静态回复和静态再结晶当εLεεE（b点，b曲线）。曲线b表明第一阶段的静态回复用了100秒时间，软化率达45%，如果继续保持高温，经过一段潜伏期后即进入第二阶段的软化,即静态再结晶。特点：使软化百分数达到X=1，全部形成了新的无位错晶粒。如果再次变形，真应力—真应变曲线恢复到原始状态。（3）静态回复+静态再结晶+亚动态当εEεεw(C点，C曲线）曲线C表示变形在动态再结晶开始后的某一阶段后的软化情况。特点：发生静态回复阶段，经过一个潜伏期的静态再结晶和不需要潜伏期的亚动态再结晶（特点像没有潜伏期的静态再结晶）（4)动态回复+亚动态再结晶当ε在变形应力稳定阶段，即εεW时（d点，曲线d）d点表示变形应力超过最大应力达到正常应力部分。特点：动态再结晶晶粒维持一定的大小和形状，加工硬化率和动态再结晶的软化率达到平衡，在这种情况变形量下停止变形，曲线d上不出现平台，只出现拐点，这也表明动态再结晶不需要潜伏期。3、再结晶区域图代表什么？意义？代表：一道次轧制后钢的再结晶区域图，压下率大的部分发生完全再结晶，压下率低于再结晶临界变形量的部分只发生回复不发生再结晶，在这两者之间为部分再结晶区。意义：产生部分再结晶的临界压下率和完成静态再结晶的临界压下率随着变形温度的降低而加大，热变形后在静态再结晶区所得到的再结晶晶粒尺寸，随变形量的增大而细化，受变形温度的影响较小。4、多道次轧制对三个阶段影响在（Ⅲ）完全再结晶区中连轧两道后得到全部细化的再结晶组织，道次变形量或总变形量增大都能使奥氏体晶粒细化。在（Ⅱ）部分再结晶区，这个阶段得到的组织比较细而且整齐，但在实际生产中，多道次轧制时，轧制温度是逐渐下降的，它是不利于再结晶进行的。因此仍有可能虽经多道次轧制，在Ⅱ区有足够的压下量，晶粒得到细化，但仍然得不到再结晶全部的再结晶组织。在（Ⅰ）区中连续轧制时，如果变形温度较低，所给的变形量合适，那么全部晶粒都是未再结晶晶粒，它将随着轧制道次的增加（总变形量增加），晶粒拉长，晶内形变带逐渐增加并逐渐均匀。5、奥氏体转化为铁素体分为几个类型？发生条件？特点？对钢材影响？(注：II型重点)IA型:如果热轧后奥氏体发生再结晶，并且在转变前粗化成小于或等于ASTMNO.5级的奥氏体晶粒，那么转变时容易形成魏氏组织铁素体和珠光体形成魏氏组织的倾向在含铌钢中最强烈，其次是非合金钢，含钒钢最弱。IB型：如果热轧后奥氏体发生再结晶，在转变前奥氏体晶粒是ASTMNNo.6级或更细，则转变就按IB型进行。Ⅱ型：如果热轧温度低，热轧后变形的奥氏体晶粒不发生再结晶，则奥氏体向铁素体的转变将按Ⅱ型进行。Ⅱ型转变之中，不形成魏氏组织和上贝氏体。过渡型：介于Ⅰ型和Ⅱ型转变之间的一种转变，它是在奥氏体部分再结晶区中发生的转变。铁素体细化的程度将按Ⅱ型IB型过渡型IA型变化，Ⅱ型最细6、铁素体热加工的真应力--真应变曲线特点在变形初期应力很快升高，随着变形量的增大，动态的软化使应力的增加速度减慢，当变形继续增大时，应力达到一个稳定值后，变形虽继续增加，应力也不再继续增加。与奥氏体热加工的真应力--真应变曲线的最大不同就是不出现应力峰值，曲线上没有应力下降的一段，只有在变形速度很低时才会出现峰值，这属于特殊情况。铁素体加工时的动态软化方式是动态回复与动态多边形化，没有动态再结晶。在热加工过程中铁素体的亚晶不断的产生，又不断的原地消失，位错的增殖速度与消失速度保持平衡。7、微合金元素溶液中由低到高排列顺序TiN、AIN、NbN、TiC、VN、NbC、VC、TiN是最难溶解的，在1250摄氏度以上仍能看到稳定细小的颗粒。8、影响Nb（C、N)析出的因素（1）、变形量和析出时间（2）变形温度(3)、钢的成分变化9、喷水冷却、连续水流冷却、浸水冷却特点？应用场所？（1）喷水冷却：热传导效果降低，钢材不能很好的冷却。（2）连续水流冷却：限制冷却能力进一步提高（3）浸水冷却应用在棒线材生产中。10、控制冷却三个阶段及特点一次冷却：:以中轧温度开始到相变开始前的这段温度范围内的冷却来控制。目的：控制相变前奥氏体的组织状态，为相变做组织上的准备。快冷开始的温度越接近终轧温度，细化变形奥氏体和增大有效晶界面积的效果越明显。二次冷却：从相变开始到相变借宿这段温度范围内的冷却控制目的：通过控制冷却速度和冷却终止温度来控制相变过程，以保证快冷后得到钢材所要求的金相组织。三次冷却：相变后至室温范围内的冷却。目的是保持碳化物固溶状态，以达到固溶强化11、三选一，注：（2）最重要（1）奥氏体再结晶控制轧制特点：（1）是在奥氏体变形过程中和变形后自发产生奥氏体再结晶的温度区域中进行轧制，变形温度一般在1000摄氏度以上。（2）碳素钢的再结晶临界变形量较小，对变形温度的依赖也较小。而含Nb钢的再结晶临界变形量都很大，对变形温度的依赖也很大，变形温度降低，临界变形量加大。变形温度越低，则临界变形量增高的越多。（3）当轧制温度一定时，随原始奥氏体晶粒粗大而要求有较大的再结晶临界变形量。终轧温度越低，则临界变形量越大，含Nb钢表现得最为强烈。而碳素钢的再结晶临界变形量随温度的变化不大。（4）随道次变形量的加大，奥氏体再结晶后的晶粒细化。但是，当道次压下量达到50％以上时，晶粒细化的趋势越小，最后，晶粒尺寸达到一个极限值。（5）如果扎后停留时间加长，则再结晶晶粒长大，形成粗大的奥氏体晶粒。（6）在临界变形量以下变形，将发生部分再结晶或者由于应变诱发晶界迁移，而在奥氏体中出现少量特大晶粒，引起严重的混晶现象。（7）在950~1100℃轧制，道次变形量要大于15％~20％，奥氏体晶粒的均匀性较好，随着轧制温度的降低，必须给予更大的道次变形量。（2）奥氏体未再结晶控制轧制特点：（1）奥氏体未再结晶区的温度变化范围在950~Ar3温度区间，特点主要是在轧制过程中不发生奥氏体再结晶现象。（2）塑性变形使奥氏体的晶粒拉长，在晶粒内形成变形带的碳氮化合物的应变诱发沉淀。（3）随着变形量的加大，变形带的数量也增多，而且在晶体内分布的更加均匀，相变后的铁素体晶粒也更加均匀细小。（4）未再结晶区的轧制导致钢的强度提高和韧性的改善。（5）在拉长的奥氏体晶粒边界、滑移带等优先析出碳化物颗粒。加大变形量使相变温度提高，促使多边形的铁素体数量增多，珠光体的数量减少（3）奥氏体和铁素体两相区控制轧制特点？（1）在两相区变形后，由变形奥氏体转变成的铁素体为细小、等轴、不具备亚结构的铁素体晶粒和珠光体。（2）先析出的铁素体晶粒经变形可以有以下三种情况产生①在双向区中以小变形量轧制，铁素体仅被拉长，而在晶内不形成亚结构，形状变化不大。②增大变形量，除使先析出铁素体被拉长外，晶粒内位错密度增加，产生回复，形成亚结构，位错密度下降，一般希望形成这样的铁素体，以得到高强度和韧性的综合性能。③给予足够大的压下率时，先析出铁素体晶粒经变形后将发生铁素体再结晶，则形成等轴铁素体晶粒，一般在正常轧制条件下，是不易发生铁素体再结晶的。（3）如果钢中含有Nb、V、Ti微量元素，变形会促进这些碳化物的析出。（4）通过两相区轧制，改善钢材性能不只是靠组织上使铁素体进一步细化，织构发达引起的层状撕裂也有一定作用。三、问答题：1、中厚板轧后控制冷却的目的和要求目的：（1）得到细铁素体和细片状珠光体组织，在不降低钢的韧性前提下进一步提高强度和综合力学性能。（2）提高钢材强度和低温韧性。（3）提高钢板的焊接性能，低温韧性和冷成型性（4）生产出不同强度级别的钢液，或开发出性能更高的新产品。（5）轧后采用在线淬火工艺，可简化工艺，节约耗能，降低成本。要求：（1）能比较均匀冷却整块钢板，确保冷却均匀，组织均匀，钢板性能均匀。（2）尽量减少快冷过程中钢板中引起较大残余应力和不均匀变形，要防止冷却钢板变形（3）保证有足够的钢板冷却速度，满足轧后快冷式直接淬火要求（4）能准确的控制，调整冷却速度和控制开冷及终冷温度（5）钢板上下表面冷却水的流量比调整范围较大，而且调整时不破坏冷却状态（6）有比较短的冷却区长度（7）设备投资少，生产稳定，便于维修。2、控轧控冷为什么能够改变金属组织，使组织变好？（重点）当只采用控制轧制时：主要是通过控制轧制工艺参数，细化变形奥氏体晶粒，经过奥氏体向铁素体和珠光体的相变，形成细化的铁素体晶粒和较为细小的珠光体球团，从而达到提高钢的强度、韧性和焊接性能的目的。当只空冷时：是控制轧后的冷却速度达到改善钢材组织和性能的目的。由于热轧变形的作用，促使变形奥氏体向铁素体转变温度提高，相变后的铁素体晶粒容易长大，造成力学性能降低。为了细化铁素体晶粒，减少珠光体片层间距，阻止碳化物在高温下析出，以提高析出强化效果而采用控制冷却工艺。所以采用控轧控冷相结合能将热轧钢材的两种强化效果相加，进一步提高钢材的强韧性和获得合理的综合力学性能。采用添加溶质元素使固溶体强度升事烫站声鼠啸型怠圈明剩或目界负夏伍腹撩料扑梭祸奉究厩潮溯仇舟拄湍乘沪后乒叁镜角秦狄眶阅回沧坟理培探巷涩莆为烯淹监好檬灭落滇纵它异锣盲辱郑嘱挫