第四-章钢材控制冷却理论基础要点课件.ppt
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- 第四 钢材 控制 冷却 理论基础 要点 课件
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1、2022年5月31日17时12分1第第 4 章章 钢材控制冷却理论基础钢材控制冷却理论基础了解控制冷却各阶段冷却的目的,不同轧材控冷的方法及强韧化机理。4.1控冷各阶段的冷却目的和冷却方式的选择了解控制冷却的目的,不同冷却阶段的控制特点。4.2轧后快速冷却的强韧化机制制掌握板材、线材控冷的方法及强韧化机理。2022年5月31日17时12分共32页 第2页4钢材控制冷却理论基础钢材控制冷却理论基础4.1热轧钢材轧后冷却目的及分类4.1.1控冷目的:为改善钢材的组织状态,提高钢材性能。缩短热轧钢材的冷却时间,提高轧机的生产能力。阻止或延迟碳化物在冷却过程中过早析出,使其在铁素体中弥散析出,提高强度
2、,同时减小珠光体团的尺寸,细化珠光体片片间距轧后控制冷却还可以防止钢材在冷却过程中由于冷却不均产生不均匀变形,而使钢材扭曲或弯曲。利用余热进行轧后余热淬火或进行形变热处理,将形变强化和相变强化相结合,提高钢的强韧性,简化工艺程序,减少热处理加热次数,节省能耗2022年5月31日17时12分共32页 第3页轧后控制冷却的冷却介质n热轧钢材采用轧后控制冷却的冷却介质可以是气体、液体以及它们的混合物其中液体,特别是水做为冷却介质最为常用。具体的冷却方法因产品品种、轧后冷却目的小同而异。2022年5月31日17时12分共32页 第4页控制冷却对高温终轧的钢材作用n高温终轧钢材,轧后处于奥氏体完全再结晶
3、状态,如果轧后空冷,则变形奥氏体晶粒将在冷却过程中长大,相变后得到粗大的铁素体组织。冷却缓慢,奥氏体转变的珠光体粗大,片层间距加厚,力学性能较低。2022年5月31日17时12分共32页 第5页控制冷却对低温终轧的钢材作用 n低温终轧钢材,终轧时奥氏体处于未再结晶温度区域。n变形影响使相变温度提高,终轧后奥氏体很快就相变,形成铁素体。n在高温下形成的铁素体成长速度很快。n如果轧后采用的是慢冷,铁素体就有足够的长大时间,到常温时就会形成较粗大的铁素体,从而降低了控制轧制细化晶粒的效果。n对HSLA钢,采用控轧控冷能得到更加细小的铁素体+贝氏体,甚至全部为细小贝氏体组织,使强度,低温韧性和焊接性能
4、升高2022年5月31日17时12分共32页 第6页 控制冷却对高碳钢和高碳合金钢轧制后的作用n对于高碳钢和高碳合金钢轧制后控制冷却的目的则是防止变形后的奥氏体晶粒长大n降低以致阻止网状碳化物的析出量和降低级别,保持碳化物的固溶状态,达到固溶强化的目的n减个珠光体球团尺寸,改善珠光体形貌和片层间距,从而改善钢材的性能。2022年5月31日17时12分共32页 第7页 结论结论n控制冷却钢材的性能取决于轧制条件和冷控制冷却钢材的性能取决于轧制条件和冷却条件却条件。n轧材冷却之前的组织状态,取决于控制轧轧材冷却之前的组织状态,取决于控制轧制工艺参数制工艺参数n控制冷却的条件控制冷却的条件(开冷温度
5、、冷却速度、开冷温度、冷却速度、终冷温度等终冷温度等)对相变前的组织和相变后的对相变前的组织和相变后的相变产物、析出行为、组织状态都有影响。相变产物、析出行为、组织状态都有影响。n为获得理想的控制冷却钢材的性能,就要为获得理想的控制冷却钢材的性能,就要将控制轧制和控制冷却很好的结合起来。将控制轧制和控制冷却很好的结合起来。最终目的:在不降低韧性的前提下提高强度最终目的:在不降低韧性的前提下提高强度2022年5月31日17时12分共32页 第8页带钢表面局部换热区描述带钢表面局部换热区描述2022年5月31日17时12分共32页 第9页4.1.2控制冷却分类控制冷却分类n可分为轧制中间段冷却和轧
6、后控制冷却可分为轧制中间段冷却和轧后控制冷却n一般可把轧后控制冷却过程分为三个阶段,称为一般可把轧后控制冷却过程分为三个阶段,称为一次冷却、二次冷却和三次冷却一次冷却、二次冷却和三次冷却(空冷空冷)。v一次冷却是指从终轧温度度开始到变一次冷却是指从终轧温度度开始到变形奥氏体向铁素体开始转变温度形奥氏体向铁素体开始转变温度Ar3,或二次碳化物开始析出温度或二次碳化物开始析出温度Arcm这个这个温度范围内的冷却控制温度范围内的冷却控制v一次冷却包括一次冷却包括控制开始快冷温度控制开始快冷温度、冷冷却速度却速度和和快冷终止温度快冷终止温度。2022年5月31日17时12分共32页 第10页冷却的目的
7、:冷却的目的:控制变形奥氏体的组织状态控制变形奥氏体的组织状态,阻止奥氏体晶粒的长大阻止奥氏体晶粒的长大,阻止碳化物析出,阻止碳化物析出,固定因变形而引起的位错固定因变形而引起的位错,降低相变温度、降低相变温度、为相变做组织准备。为相变做组织准备。相变前组织状态直接影响相变机制和相交产物相变前组织状态直接影响相变机制和相交产物的形态、粗细大小和性能。的形态、粗细大小和性能。冷却的开始快冷温度越接近终轧温度细化变形冷却的开始快冷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。奥氏体和增大有效晶界面积的效果越明显。2022年5月31日17时12分共32页 第11页二次冷却控制二次冷
8、却控制二次冷却:相变开始温度到二次冷却:相变开始温度到相变结束温度范围内的冷却相变结束温度范围内的冷却控制。控制。 目的是控制钢材相变时的目的是控制钢材相变时的冷却速度和停止控冷的温度。冷却速度和停止控冷的温度。保证钢材快冷后得到所要求保证钢材快冷后得到所要求的金相组织和力学性能。的金相组织和力学性能。2022年5月31日17时12分共32页 第12页三次冷却三次冷却(空冷空冷)n指相变后至室温范围内的冷却。指相变后至室温范围内的冷却。n低碳钢相变全部结束后,冷却速度对组织没有影低碳钢相变全部结束后,冷却速度对组织没有影响。响。n含含Nb钢在空冷过程中会发生碳氮化物析出对生钢在空冷过程中会发生
9、碳氮化物析出对生成的贝氏体产半轻微的回火效果。成的贝氏体产半轻微的回火效果。n高碳钢或高碳合金钢相变后空冷时将使快冷时来高碳钢或高碳合金钢相变后空冷时将使快冷时来不及析出的过饱和碳化物继续弥散析出。如相变不及析出的过饱和碳化物继续弥散析出。如相变完成后仍采用快速冷却工艺,可以阻止碳化物析完成后仍采用快速冷却工艺,可以阻止碳化物析出,保持其碳化物固溶状态达到固溶强化的目的。出,保持其碳化物固溶状态达到固溶强化的目的。2022年5月31日17时12分共32页 第13页4.1.34.1.3常用的具体的冷却方法常用的具体的冷却方法n设备选择依据:以冷却目的为依据,根设备选择依据:以冷却目的为依据,根据
10、产品形状特点,性能要求,考虑设备据产品形状特点,性能要求,考虑设备冷却能力冷却能力大小和范围,大小和范围,冷却均匀程度,冷却均匀程度,冷却能力调整的难易,耗水(气)多少,冷却能力调整的难易,耗水(气)多少,对水质要求,冷却能力稳定性以及维修对水质要求,冷却能力稳定性以及维修难易程度选择难易程度选择2022年5月31日17时12分共32页 第14页4.1.34.1.3常用的具体的冷却方法常用的具体的冷却方法n( 1)喷水冷却喷水冷却(喷流冷却喷流冷却)n水从压力喷嘴中以一定压力喷出水流,而水流水从压力喷嘴中以一定压力喷出水流,而水流为连续的,没有间断现象,但是呈紊流状态。为连续的,没有间断现象,
11、但是呈紊流状态。采用这种水流破断以前的连续喷流的冷却方法采用这种水流破断以前的连续喷流的冷却方法叫做喷流冷却,或叫做高压喷水冷却。叫做喷流冷却,或叫做高压喷水冷却。q特点特点n这种冷却方法穿透性好,在水膜比较厚的时候这种冷却方法穿透性好,在水膜比较厚的时候采用。采用。n一般应用在中厚钢板轧后冷却和钢板淬火。一般应用在中厚钢板轧后冷却和钢板淬火。n在型钢冷却中进行局部冷却也可使用。该冷却在型钢冷却中进行局部冷却也可使用。该冷却方法水的喷溅利害,所以水的利用率较差。方法水的喷溅利害,所以水的利用率较差。2022年5月31日17时12分共32页 第15页( 2)( 2)喷射冷却喷射冷却n 将水加压由
12、喷嘴喷出的时,如果超过连续喷将水加压由喷嘴喷出的时,如果超过连续喷流的流速时则水流发生破断,形成液滴群冲击流的流速时则水流发生破断,形成液滴群冲击被冷却的钢材表面。被冷却的钢材表面。n这种用液滴群冷却的方法叫做喷射冷却。这种用液滴群冷却的方法叫做喷射冷却。n该方法适合于一般冷却及各种用途的喷嘴。该方法适合于一般冷却及各种用途的喷嘴。n用用同一喷嘴同一喷嘴所能控制的冷却能力范围不太宽,所能控制的冷却能力范围不太宽,并且需要比其它方法施加更高的压力。并且需要比其它方法施加更高的压力。 2022年5月31日17时12分共32页 第16页(3)(3)雾化冷却雾化冷却 n用加压空气使水雾化,水和高压高速
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