控制轧制和控制冷却4C船板的组织和冷脆性

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1982.03.005 北京钢铁学院孿报 1982年第3期 控制轧制和控制冷却4C船板的组织和冷脆性 金相教研室李文卿 摘 要 本文研究了轧制工艺参数（奥氏体化温度、道次压下率及怒轧温度）对低碳钢 板(4C船板)轧后铁素体晶粒平均直径和脆性转化温度的影响及后二者之间的相 互关系。实验结果表明：这些轧制工艺参数中整轧温度起主要作用，它决定了轧后 铁素体晶粒平均直径、脆性转化温度及一40℃时的冲击韧性，在约800℃格轧，效 果最好。 本文也研究了轧后快冷时间及冷却速度对低碳钢板的组织和脆性转化温度的影 响。实验结果表明，延长快冷时间及加快冷却对轧后组织产生复杂影响：使魏氏组 织级别加，使伪共析珠光体量增加，使珠光体退化及细化。这样复杂的组织变 化，对脆性转化温度带来复杂的影响，结果表明，快冷时间及冷却速度都有一定 限度。本文对低碳钢中珠光体的退化及珠光体形态作了一些研究。根据所得到的实 验结果，关于控制轧制及控制冷却对低碳钢板的组织和冷脆性的影响，得出七点结 论。 钢材的控制轧制工艺，是钢的形变热处理工艺的一种，在国外已广泛应用于热轧板带材 的生产，取得良好的效果一！，在我国目前尚处于试验研究阶段。武汉钢铁公司轧板厂过 去生产的4C船板热轧性能合格率低，历史最好水平只有31.1%[」。在不合格的68.9%中， 有85%是横向U型缺口冲击试样低温(-40℃)冲击韧性低于标准要求的3.0kg·m/cm2。 根据Hall-Petch7·]式及Petch is)式可知，对于低碳铁素体-珠光体型钢，细化铁素体 晶粒是提高σ，同时降低脆性转化温度以提高低温冲击韧性的重要组织因素，而控制轧制则 是使热轧铁素体一珠光体型钢铁素体晶粒细化的最经济的、有效的生产方法。用控制轧制法 生产4C船板，可以取消轧后正火，节约热能，降低成本，并能提高4C船板的综合机械性 能水平和表面质量。 北京钢铁学院控制轧制科研组与武汉钢铁公司轧板厂合作，从1978年初就开始研究主要 轧制工艺参数对低碳钢(4C)的形变奥氏体的再结晶及再结晶后的晶粒大小的影响，以及 对轧后铁素体组织和性能的影响规律【10一11，为武汉钢铁公司轧板厂提高4C船板热轧性 能合格率提供了轧制工艺参数。武汉钢铁公司轧板厂应用实验研究成果，结合该厂的具体情 况，于1979年8~10月应用再结晶区控制轧制法连续生产4C船板57炉、105罐、638批，共 计15,000吨。热轧性能合格率达到69.01%，比历史最好水平31.1%提高了37.91%【1，其 中14mm4C船板的热轧性能合格率为81.29%，16mm钢板为87.08%，而18mm钢板则为 49

北 京 钢 铁 学 院 学 报 年第 期 控制轧制和控制冷却 船板 的组织和冷脆性 金 相教研 室 李文娜 摘 要 本 文研 究 了 轧制工 艺参数 奥 氏体化 温 度 、 道 次压 下 率及终 轧温 度 对低 破钢 板 船 板 轧后铁 素体晶粒 平 均直 径和脆 性转化 温度 的影 响及 后 二 者之 间的相 互 关 系 。 实验 结果表 明 这 些轧制工 艺参数 中终 轧温 度起主要作用 ， 它决定 了轧后 铁 紊体 晶粒 平 均直径 、 脆 性转化 温 度 及 一 ℃ 时的冲 击 韧 性， 在 约 ℃ 终 轧 ， 效 果最好 。 本 文也 研 究 了轧后 快冷 时 间及 冷 却速度对低 碳钢 板 的组 织 和脆性转 化 温 度 的影 响 。 实验 结果表明 ， 延 长 快冷 时 间及 加 快冷却对 轧后 组 织 产 生复杂影 响 使 魏 氏组 织 级 别 喻 加 ， 使 伪共 析 珠光体量 增 加 ， 使 珠 光 体退 化 及 细 化 。 这 样 复 杂的组 织 变 化 ， 对脆性转化温 度 带 来 复杂的影 响 。 结果 表明 ， 快冷 时间及冷却 速度都有一 定 限度 。 本 文对低 碳钢 中珠光体 的退 化 及 珠光体形 态作 了一 些研 究 。 根据所 得 到的实 验 结果 ， 关 于 控制轧制及 控制冷却对低 碳钢板 的组 织 和冷脆 性 的影 响 ， 得 出七 点结 论 钢材 的控 制 轧制工 艺 ， 是 钢的形变热处理工 艺 的一种 ， 在 国外 已广 泛 应 用 于热 轧板带材 的生产 ， 取得 良好 的效 果 ‘ 一 已’ ， 在我国 目前尚处于 试验研究阶段 。 武 汉 钢 铁公司 轧板厂 过 去生产 的 船板热 轧性 能合格率低 ， 历史 最好水平只 有 。 在 不 合格的 中 ， 有 是 横 向 型缺 口 冲击试样 低温 一 ℃ 冲击韧性低于标准要求 的 ’ 。 根据 一 了二 式 及 〔“ 式可 知 对于低碳 铁素体 一 珠光体型钢 ， 细 化 铁素体 晶粒是 提高 同时 降低 脆性转 化温度 以 提 高低 温 冲击韧性的重要 组织 因素 ， 而控 制轧制则 是使热 轧 铁素体 一 珠光体型 钢 铁素体晶粒 细 化的 最 经济的 、 有效 的生 产方 法 。 用 控 制轧制 法 生产 船板 ， 可 以 取 消轧后 正 火 ， 节约热 能 ， 降低成本， 并 能 提高 船板 的综 合机械性 能 水平和 表面质量 。 北京钢 铁学院控 制 轧制 科研 组与武汉钢 铁公司 轧板 厂 合作 ， 从 年初就 开始研 究主要 轧 制工 艺参数对低碳 钢 的形 变奥 氏体 的再结 晶及再 结 晶后 的 晶粒大小的影 响 ， 以 及 对轧后 铁 素体组织 和性能 的影 响 规律 ’ 卜 ’ 名】 ， 为武汉 钢铁公司轧板厂 提高 船板热 轧性 能 合格率 提供 了轧 制工 艺参数 。 武汉 钢铁公司 轧板 厂应 用实验研究成果 ， 结 合 该 厂 的具体情 况 ， 于 年 月应 用再结 晶 区控制轧制法连 续生 产 船板 炉 、 罐 、 批 ， 共 计 ， 吨 。 热 轧性 能 合格率达 到 ， 比历史 最好水平 提 高 了 ， 其 巾 船板 的热 轧性能合格率为 ， 钢板为 ， 而 钢板则为 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1982．03．005

72.22%,但厚度大于20mm钢板热轧合格率仍较低1。 为了进一步确定控制轧制各工艺参数的作用，以便进一步了解低碳钢（4C)控制轧制 的基本规律，在以前的科研及批量生产的基础上，本文又对控制轧制各主要工艺参数及控制 冷却制度对多道轧制4C船板的组织和冷脆性的影响进行了实验研究和总结13,11。 一、实验方案的设计及实验方法 实验用钢为武汉钢铁公司提供的，其化学成分为0.135%C,0.226%Si,0.61%Mn, 0.015%P,0.037%S,0.15%Cu,0.013%酸溶A1,0.0045%N。在实验室320mm二辊 轧机上由30mm板坯纵向轧成12mm钢板。 为了得到不同尺寸的轧前奥氏体晶粒，板坯的加热温度选择1100℃、1150℃、1200℃和 1250℃。板坯在炉内达到规定的奥氏体化温度后，保温30分钟。道次压下率选择15%、20% 和25%三种（轧制道次分别为六道、四道及三道）。开轧温度根据加热温度及预冷温度不同 而变化在1070°~1190℃范围内，终轧温度在780°~910℃范围内，个别的终轧温度选择730℃ 和660℃。在轧制过程中，用WFH-70型红外辐射温度仪测量钢板表面温度，对于30mm钢 板，空冷时钢板表面温度比中心温度低40~50℃，而对12mm厚的钢板，则表面与中心温度 相差20°~30℃。也研究了最后小压下率(<10%)轧制道次对热轧钢板的组织和冷脆性的 影响。 轧后空冷的冷却速度为1.4℃/秒（相当于12mm钢板空冷）和0.46℃/秒（相当于24mm 钢板空冷时中心的冷却速度)，轧后水冷在850°~680℃之间的平均冷却速度分别为14℃/秒、 21℃/秒、49℃/秒和55℃/秒等。也研究了在相同冷却速度(55℃/秒)下快冷不同时间的作 用。冷却速度是以焊接在板厚中心的热电偶测定的钢板厚度中心的冷却速度。为了研究珠光 体形态本身对冷脆性的影响，设计了在850°~730℃（在Ya转变区间）空冷，然后水冷到 约500℃的冷却制度。 对所有工艺的钢板测定了U型缺口横向试样在常温、0℃、-20℃、-40℃、-55℃的 冲击韧性及断口中韧性部分面积百分数，以断口上韧性部分占50%面积的对应温度为断口 形貌脆性转化温度，标以FATT(℃)，以ax=3.0kg·m/cm2所对应的试验温度作为ITT (℃)。用定量金相法测定轧后铁素体晶体平均直径(d)及珠光体面积百分数(P%),用透 射电镇研究了轧后快冷试样组织中的珠光体形貌（形态）及低温终轧船板铁素体晶粒内的亚 结构。 二、实验结果及分析 根据组织分析及性能测定结果做出以下的图1一8。现就控制轧制各工艺参数及轧后冷却 制度对轧后组织和冷脆性的影响分折如下。 (一)轧制工艺参数对低碳钢板组织和冷脆性的影响 1.加热温度对轧后铁素体晶粒尺寸的影响 加热温度（奥氏体化温度）对轧后铁素体晶粒大小的影响如图1所示。加热温度不同， 决定了轧前奥氏体晶粒尺寸不同。因此，图1的实验结果相当于控轧生产中最后第四道前的 奥氏体晶粒尺寸对轧后铁素体晶粒尺寸的影响。可见，如果进行四道次轧制，每道次压下率各 50

， 但 厚度大 于 钢板 热 轧 合格 率仍较低 ’ 。 ‘ 。 为 了进 一 步确定 控 制轧 制 各工 艺参数 的作用 ， 以便进一 步 了解低碳 钢 控 制轧 制 的 基本 规律 ， 在 以前的 科研 及批量生产 的 基 础 上 ， 本文 又 对控 制轧 制 各主 要工 艺参数 及控 制 冷却制 度对多道轧 制 船板 的组织 和 冷脆性 的影 响进 行 了实验研 究和 总结 「‘ ， ’ ‘ 。 一 、 实验 方案 的设 计及 实验方法 宝聆 甲钢为武汉钢 铁公司 提供 的 ， 其 化学成分为叮 ， ， ， ， ， ， 酸溶 ， 。 在实验 室 小 二辊 轧 机 上由 板坯纵 向轧成 钢板 。 为 了得 到不 同尺 寸的 轧前奥氏体 晶粒 ， 板坯的 加热 温度选择 ℃ 、 ℃ 、 ℃ 和 ℃ 。 板 坯在 炉 内达 到规 定的奥氏体化温度后 ， 保 温 分钟 。 道 次压 下率选 择 、 和 三 种 轧 制道次 分别为六道 、 四道 及三道 。 开轧温 度根据加热 温度及预 冷温度不 同 而变化在 。 ℃ 范 围内 ， 终轧 温 度在 。 ℃ 范 围 内 ， 个 别 的终轧 温度选择 ℃ 和 “ 。 ℃ 。 在轧制过程 中 ， 用 一 型红外辐射温度仪 测量 钢板表面 温度 ， 对于 钢 板 ， 空 冷时钢板 表面 温度比 中心 温度低 ℃ ， 而对 厚 的钢板 ， 则 表面 与 中心 温度 相差 。 ℃ 。 也研 究 了最后 小压 下率 轧 制道 次对热轧 钢板 的 组织和 冷脆性的 影响 。 轧后 空 冷的 冷却速度为 ℃ 秒 相 当于 钢板 空 冷 和 ℃ 秒 相 当于 钢板 空 冷时 中心 的 冷却速度 ，轧后 水冷在 。 。 ℃ 之 间的平 均冷却速度分别为 ℃ 秒 、 ℃ 秒 、 ℃ 秒 和 ℃ 秒 等 。 也研 究 了在 相同冷却速度 ℃ 秒 下快 冷不 同时间的作 用 。 冷却速度是 以焊接在板厚 中心 的热 电偶 测定的钢板 厚度中心 的冷却速度 。 为 了研究珠光 体形态 本身对冷脆性的 影 响 ， 设计 了在 。 ℃ 在 丫， 转 变区间 空冷 ， 然后 水冷到 约 ℃ 的冷 却制度 。 对所有工 艺 的 钢板 测 定了 型缺 口 横向试样在常温 、 ℃ 、 一 ℃ 、 一 ℃ 、 一 ℃ 的 冲击韧 性及断 口 中韧 性部分面 积百 分数 ， 以断 口 上韧性部分 占 面 积 的 对应 温 度为断 口 形貌脆性转化温度 ， 标 以 ℃ ， 以 二 ’ ， 所 对应 的试 验温度作为 ℃ 。 用 定童金 相法 测定轧后 铁素体晶体平 均直径 及珠光体面积 百分数 ， 用 透 射 电镜研 究了轧后 快 冷试样 组织 中的 珠光体形 貌 形态 及低温 终轧 赔板铁素体晶粒 内的 亚 结构 。 二 、 实验 结果及 分 析 根据组织 分析及性能 测定结果做 出以 下的图 。 现 就控 制 轧制 各工 艺参数 及轧后 冷却 制度对轧后 组织和 冷脆性 的影响 分析如 下 。 一 轧制工 艺今橄对 低暇切板组 组 和冷脆 性的形 晌 加热 温度对轧后 铁素体 晶粒尺 寸的影响 加热 温度 奥氏体化温度 对轧后 铁素体 晶粒大小的影响如图 所示 。 加热 温度 不 同 ， 决 定 了轧 前奥氏体 晶粒尺寸 不同 。 因此 ， 图 的实验结果 相 当于 控 轧生 产 中最后 第 四道前 的 奥 氏体晶粒尺 寸对轧后 铁素体 晶粒尺 寸的影响 。 可见 ， 如 果进行 四道次轧制 ， 每道次压 下率 各

为20%，终轧温度为800°~820℃， 则轧前的奥氏体晶粒大小几平不影响 轧后铁素体晶粒平均直径，但如果终 17 轧温度较高(860°~900℃)，则四道 轧制尚不能完全消除原始奥氏体晶粒 1 -- 尺寸差异所起的作用，但轧后铁素体 线乳温度60~00℃ 15 晶粒尺寸差异已经不大。以上结果说 14 明，控轧生产中即使二辊粗轧尚不能 帝 终礼■度800420℃ 消除加热温度不同所引起的晶粒尺寸 13 2 24 差异，但只要在四辊精轧机上在适当 1 1100 1150 1200 120 温度进行四道次以上的压下率为20% 的轧制，就基本上可消除轧前奥氏体 知热温度(C) 晶粒大小不同所造成的差异。 图1热轧低碳钢板的铁素体晶粒平均直 2.终轧温度对轧后铁素体晶粒 径(d)与加热温度（保温30分钟） 平均直径的影响 之间的关系。由30mm板坯四道次 轧成12mm钢板（每遵次压下率 图2是多道次轧制后铁素体晶粒 为20%)，轧后空冷（纵标半径应 平均直径与终轧温度之间的关系。可 为直径) 见，随终轧温度降低，轧后铁素体晶 22 粒逐渐细化。尽管加热温度在1100° 三道轧解（每道压下率5%） ~1250℃范围内变化，道次压下率在 20 ● 四道轧射（每道压下率0的） 六道札（每减压下率15%） 15~25%范围内变化，但轧后空冷钢 185 △在760C以下还有 31e 道制 板的铁素体晶粒平均直径都随终轧温 16 度下降而不断减小，其波动值约为 011 ±0.8μm。在900℃终轧时，铁素体 1 07 晶粒平均直径为17.3~18.7μm(见 2%9 12 10 照片1)。820℃终轧的9号工艺的铁素 意 36 10以 体晶粒平均直径约为13μm(见照片 2)。终轧温度降低到约800℃时，铁素 880690720750780810840870993000 体晶粒直径减小到11.6~12.4μm。 终轧温度（℃》 当总变形量相同（约为60%）时，由 图2轧后空冷的12mm4C船板的铁素体晶 约950℃开始，到约800℃为止，终轧 粒平均直径(d)与整轧温度之间的关 温度每降低50℃，可使轧后铁素体晶 系（图中的数字为实验中的工艺序号） 粒平均直径减小约3μm。这与单道 次轧制时所得到的结果基本上是一致的11。在约800℃终轧时，轧后铁素体晶粒最细。 此钢的变形奥氏体的再结晶温度为860°~880℃【1】，相当于本实验中的表面温度840~ 860℃，其Ar3点温度为815~825℃【11，相当于本实验中的800℃。因此，在850°~800℃ 终轧后铁素体晶粒得到有效的细化，显然是由于在再结晶区轧制的基础上又利用了未再结晶 区轧制的有益作用的结果。比较照片1与照片2可见，在其它条件相同的情况下，终轧温度 从900℃降低到820℃（从再结晶区终轧过渡到未再结晶区终轧），可使轧后铁素体晶粒细化 5μm。 51

弓 勺 此乳扭应 吵幼竺 长钱那娜升匆补坦八书日二 为 ， 终轧 温 度为 ” ℃ ， 则 轧前的 奥 氏体 晶粒 大 小几 乎 不影 响 轧后 铁素体 晶粒 平 均直 径 ， 但如 果终 车 温度较高 。 ℃ ， 则 四 道 轧 制 尚不 能完 全 消除原 始奥 氏体 晶粒 尺 寸差 异所 起 的作 用 ， 但 轧后 铁素体 晶粒尺 寸差异 已 经 不大 。 以 上结果说 明 ， 控 轧生 产 中即使二辊 粗轧尚不 能 消除加热 温度 不 同所 引起 的 晶粒尺 寸 差异 ， 但 只要 在 四 辊 精轧机 上在适 当 温度进 行 四 道次 以 上的压 下率 为 的 轧制 ， 就 从 本 上可 消除 轧前奥氏体 晶粒大小 不 同所造 成 的 差异 。 终轧 温度对轧后 铁素体 晶粒 平 均直径 的 影 响 图 是 多道次 轧 制后 铁素体 晶粒 平 均直 径 与 终轧 温度之 间的关系 。 可 见 ， 随终轧温 度降低 ， 轧后 铁素体 晶 粒逐渐 细 化 。 尽管 加热 温度在 “ 。 ℃ 范围 内变 化 ， 道次压 下率在 范 围 内变 化 ， 但轧 后 空 冷钢 板 的 铁素体 晶粒 平 均直 径都 随 终轧 温 度下 降 而不断 减小 ， 其 波动值 约为 士 卜‘ 。 在 ℃ 终轧时 ， 铁素体 晶粒平 均直 径为 协 见 照 片 。 ℃ 终 轧 的 号工 艺 的 铁素 体 晶粒平 均直径 约为 协 见 照 片 。 终轧 温度 降低 到约 ℃ 时 ， 铁 素 体 晶粒直 径 减小 到 卜 。 当总变形量 相同 约为 时 ， 由 约 ℃ 开始 ， 到约 ℃为止 ， 终轧 温度每降低 ℃ ， 可使轧后 铁素体 晶 粒平 均直 径 减小 约 卜 。 这 与单道 ‘ 叻 加热扭度 ’ 图 热轧低 碳钢板 的铁素 体 晶粒 平 均直 径 与加 热 温 度 保 温 分 钟 之 间的关 系 。 由 板 坯 四 道 次 轧成 钥板 每 道 次 压 下 率 为 ， 轧后 空冷 纵 标半径 应 为直 径 ” 瓜 卜 誉 三遨札创 道压下率肠 》 四遨轧翻 每道压下率 》 … 《每道压下率场 瑞 舀 ” ︵三 通，二，占二几﹄口几甘 买玲娜吧︶期侧长缺那魏 和 刃 终轧通度 ℃ 图 轧后 空冷 的 船 板 的铁素体 晶 粒 平 均直径 与酪 轧温度 之 间的关 系 图 中的数字为 实验 中的工 艺序号 次 轧 制时所得 到 的 结 果基本 上是一致 的 〔 ‘ “ 。 在 约 ℃ 终轧 时 ， 轧 后 铁素体 晶粒最 细 。 此 钢 的 变形奥 氏体 的 再结 晶温度为 。 ℃ ‘ 。 】 ， 相 当于 本 实验 中的 表面 温度 ℃ ， 其 点 温 度为 ℃ ‘ 。 ， 相 当于 本 实验 中的 ℃ 。 因此 ， 在 。 ℃ 终轧 后 铁 素体 晶粒得到 有效 的 细 化 ， 显然 是 由于在 再 结 晶 区轧 制的 基 础 上又利用 了 未再 结晶 区轧 制 的有益作用 的 结果 。 比较照 片 与照片 可 见 ， 在 其它条件 相 同 的情 况下 ， 终轧 温 度 从 ℃ 降低 到 ℃ 从再 结 晶 区终轧过渡 到未再 结 晶 区终轧 ， 可使轧后 铁素体 晶粒 细 化 林

值得注意的是：终轧温度降低到780℃上下，轧后铁素体晶粒比800℃终轧的晶粒要粗 大，并且有的铁素体晶粒略向轧制方向伸长（见照片3）。这是由于某些经受临界程度变形 的铁素体晶粒发生了再结晶粗化的结果【：」。显微组织观察发现，终轧温度低于730℃时， 不少铁素体晶粒沿轧制方向被拉长。这说明是先形成铁素体之后又进行两道轧制，终轧温 度大大低于A「s点。降低到Ar3点以下的前一道次的轧制温度，对于29号及30号试样均为 950℃，因而29号及30号试样的铁素体晶粒大小就相当于950℃终轧后的晶粒大小（见图2）。 这说明在A「：点以下的铁素体的再结晶温度以下的轧制，只能使铁素体晶粒沿轧制方向伸 长，而并不使其粗化或细化。这是因为在本实验条件(A「3点以下的两道轧制的温度均低于 760℃)下，变形的铁素体并未发生再结晶过程，但可发生回复而形成多边化亚晶（见照片 4)。 20 由图2可以看出，在加热温 ●30 度、道次压下率及终轧温度三个 重要工艺参数中，在所研究的变 ●29 化范围内，终轧温度起主要的、 -10 决定性的作用，是最主要的轧制 3-20 8. 1 工艺参数。终轧温度在800°~ -30 31 850℃可以保证得到最细的轧后 23 7 铁素体晶粒。这是由于在再结晶 =40叶 17° 6 2 924 区轧制使再结晶奥氏体晶粒细化 -50 的基础上又利用了未再结晶区控 -60 制轧制的有益作用的结果。 3.最后小压下率轧制道次 d(mm) 对轧后铁素体晶粒平均直径的影 图3控制轧制（纵轧）4C船板的FATT与 响 d~:之间的关系（图中的数字代表工 比较图2中的5号与6号工 艺序号) 艺、9号与10号工艺（双号者为 10 △30 加最后小压下率轧制道次的)可 0 以看出，‘在其它各轧制道次的温 度及压下率相似、最后小压下率 -10 a29 道次轧制温度低于850℃的情况 -20 下，再进行小压下率的轧制道次， 不会造成铁素体晶粒的粗化，反 色- 而略使之细化。这是由于最后小 -0 31 压下率道次的轧制温度成为终轧 8 -50 23 温度，而使终轧温度降低的结果。 -60 4,轧后铁素体晶粒平均直 径对热轧低碳钢板脆性转化温度 -70 8 9 影响 d量(mm坐) 热轧（纵轧）低碳钢板的 图4 控制轧制（纵轧）4C船板的ITT与 FATT与铁素体晶粒平均直径 d:之间的关系 52

值得往 意的是 终轧温度降低到 ℃ 上下 ， 轧后铁素体 晶粒 比 ℃ 终轧的晶粒要 粗 大 ， 并且有的 铁素体晶粒略向轧 制方 向伸长 见照片 。 这是 由于某些经受 临界程度变形 的 铁素体晶粒发生 了再结晶粗化的结果 ’ 吕 。 显微 组织观 察发现 ， 终轧温度低于 。 ℃时 ， 不少 铁素体 晶粒 沿轧制方 向被 拉长 。 这 说 明是先形成 铁 素体之后又进行两道 轧制 ， 终轧温 度大大低于 点 。 降低到 点 以下 的前一道次 的轧 制温度 ， 对于 号及 号试样 均为 。 ℃， 因 而 号及 号试样 的铁素体晶粒大小就 相 当于 。 ℃ 终轧后 的 晶粒大小 见图 。 这说明在 点 以下的 铁素体 的再结晶温度 以下 的轧制 ， 只 能使铁奉体晶粒 沿轧制方 向伸 长 ， 而并不使其 粗化或细 化 。 这是 因为在本实验条件 点 以 下的 两道 轧制 的温度均低于 ℃ 下 ， 变形的铁素体并未发生再结晶过程， 但可发生 回复而形成多边化亚晶 见照片 。 广 一尸 一 一一一一，一一一 由图 可 以看 出 ， 在加热 温 度 、 道次压下率及终轧温度三个 重要工艺参数 中 ， 在所研究 的变 化范围内 ， 终轧温度起主 要 的 、 决定性的作用 ， 是最主要 的 轧制 工 艺 参 数 。 终轧温度在 。 。 ℃可 以 保 证得到 最 细 的 轧后 铁 素体晶粒 。 这 是 由于在再 结 晶 区 轧制使再结 晶奥氏体晶粒 细 化 的基 础 上又利用 了未再结晶 区 控 制轧制 的有益作用 的 结果 。 最后小压下 率轧制道 次 对轧后 铁素体晶粒平 均直径 的 影 响 比较图 中的 号与 号工 艺 、 号与 号工 艺 双 号者为 加最后小压下率 轧制道次的 可 以看 出 ， ‘ 在其它 各轧制道次 的温 度及压下率 相似 、 最后小压下 率 道次轧制温度低 于 ℃ 的情 况 下 ， 再进行小压下率 的 轧制道 次 ， 不会造成 铁素体晶粒 的粗 化 ， 反 而略使之 细 化 。 这是 由于最 后小 压下率道次 的 轧制温度成为 终轧 温度 ， 而使 终轧温度降低 的 结果 。 轧后 铁素体晶粒平 均直 径 对热 轧低碳钢板 脆性转化温度 影响 热 轧 纵轧 低 碳 钢 板 的 与铁素体晶粒平 均 直 径 二 公 、 、 之 拍 ︸︸ ︺内 ‘一」咬 一圣 一通 图 控制轧 制 纵 轧 船 板 的 与 一 二之 间 的关 系 图 中的数 字代表工 艺序号 幽 吞 谬 之 ‘ 扮 一 。 ， 一 州洲川 。 一工一，一知和的 八︶ 图 控制 轧制 纵 轧 船板 的 与 一 ， 之 间的关 系

d÷之间存在直线关系，如图3所示，其ITT与d之间的直线关系如图4所示。 低碳铁素体-珠光体型钢的断口形貌脆性转化温度可用Cottrell-Petch式【]表达： FATT(℃)=A+A'P%-Bd: FATT(℃)=A+2.2P%-Bd÷1 式中，P%为钢的组织中珠光体百分数。根据此钢的含碳量(0.135%C),按杠杆定理计算， 其空冷组织中P%≈16%，而实测值为15~16%。根据直线回归计算，A=6.6,B=9.5℃/ mm,相关系数r=-0.87。这样，纵轧4C船板的FATT(℃)可用下式表示， FATT(℃)=6.6+2.2P%-9.5d 根据图4的实验结果，纵轧4C船板的ITT(℃)可按下式估计（根据直线回归计算，A =-31.2,B=6.5,r=-0.88): ITT(℃)=A+2.2P%-Bd÷ 1TT(℃)=-3L.2+2.2P%-6.5d÷ 为了使-40℃ak值达到3.0kg·m/cm2,ITT必须低于-40℃，所以 d-÷≥2.2P%+8.8=6,8mm片 6.5 在本实验用钢含碳量为0.135%、P≈16%的情况下，d宁值应大于68mm÷,d应小于 21μm,晶粒度级别应大于8.2级。 但为了使-40℃ax值稳定地达到3.0kg·m/cm2以上，ITT应低于-45℃， d÷≥2.2P%+13.8=7.6mm 6.5 对此成分的纵轧4C钢板d÷应达到7.6mm,铁素体晶粒平均直径应减小到17.5徽米，晶 粒度级别应达到8.6级左右。此时，根据上式，FATT应降低到-30℃附近。可见，如果 FATT降低到-30℃以下，就可以保证ITT降低到-45℃，就可足以保证-40℃ax稳定地 达到3.0kg·m/cm2以上。由图2可见，在奥氏体化温度为1100~1250℃，道次压下率为15 ~25%和冷却速度大于1.4℃/秒（钢板厚度小于12mm)的情况下，只要终轧温度降低到900℃ 以下就可达到上述要求。 但如果4C钢的含碳量提高到中限(0.17%C),则P%≈20%，为了将ITT降低到-45℃， d立应达到8.9mm,铁素体晶粒平均直径应减小到13微米，晶粒度级别应达到9.8级。 在这种情况下，终轧温度选择对细化轧后铁素体晶粒最有效的800°~830℃，对于厚度小 于12mm钢板才能保证达到要求。 假如将钢的含碳量提高到4C的上限(0.21%C),钢中将含有25%P,此时为了使ITT降 低到-40℃以下，d应大于9.8mm?,晶粒平均直径应减小到10微米，晶粒度级别应 达到10级。由图2可见，在本实验的最适宜的控制轧制条件下，铁素体晶粒平均直径为11微 米，尚不能达到要求。但如果考虑到含碳量提高对铁素体晶粒的补充细化作用，则有可能在最 适宜的控制轧制条件下达到要求。除钢的含碳量(P%)外，钢中的锰、硅、铝、磷、硫等元 素的含碳量及钢的冶金质量也会通过对上述关系式中的A值的影响而影响必须达到的宁 及d值。 如果把图3及图4中的FATT(℃)及ITT(℃)与控制轧制工艺联系起来，就可以看出： 53

’ 考 一 之 间存在直线关系 ， 如 图 所示 ， 其 与 一卜之 间的直 线关系如 图 所示 。 低碳 铁素体 一 珠光体型 钢 的断 口 形 貌脆性转 化温度可 用 一 式 ￡“ 表达 ℃ ， 一 一 ℃ 一 一 十 ， 式 中 ， 为钢 的组织 中珠光体百 分数 。 根 据此 钢 的 含碳 量 ， 按杠杆 定理计算 ， 其 空 冷组织 中 、 ， 而实 测值为 。 根据直 线 回归 计算 ， ， ℃ 一 一 ， 相关系数 ， 一 这样 ， 纵轧 船板 的 ℃ 可用 下式 表示 ℃ 十 一 一 根据图 的实验 结果 ， 纵轧 船板 的 ℃ 可按下式估 计 根据直 线 回归计 算 ， 一 ， ， 一 ℃ 一 一 谁 ℃ 一 一 一 ， 为 了使 一 ℃ 值达到 一 ， 必须 低 于 一 ℃ ， 所 以 一洛鱼里肇。攀些 廿 在 本实验 用 钢 含碳量为 、 、 的情 况下 ， 一 咬 一 值 应大于 一 一 ， 应小 于 卜 ， 晶粒 度级 别应大于 级 。 但为了使 一 ℃ 值稳 定地 达到 “ 以 上 ， 应 低 于 一 ℃ ， 一 了》 对此 成 分 的纵 轧 钢板 一 十应 达到 一 ， 铁素体晶粒平 均直径应 减小到 微 米 ， 晶 粒度级 别应达 到 级 左右 。 此 时 ， 根据 上式 ， 应 降低 到 一 ℃ 附近 。 可见 ， 如 果 降低 到 一 ℃ 以下 ， 就可 以 保证 降低 到 一 ℃ ， 就可足 以 保证 一 ℃ 稳定地 达到 以 上 。 由图 可见 ， 在 奥氏体 化温度为 ℃ ， 道 次压下率为 和 冷却速度大于 ℃ 秒 钢板厚度 小于 的情 况下 ， 只 要终轧温度降低 到 ℃ 以下就可达 到 上述要 求 。 但如 果 钢 的 含碳量 提高到 中限 ， 则 、 ， 为了将 降低到 一 ℃ ， 一 十应达到 一李 ， 铁素体 晶粒平均直 径应 减小到 微米 ， 晶粒 度级 别应 达 到 级 。 在这种情况下 ， 终轧温 度选 择对细 化轧后 铁素体晶粒 最 有效 的 。 ℃ ， 对于厚度小 于 钢板才能保证达到要求 。 假如将钢 的 含碳最 提高到 的 上 限 ， 钢 中将 含有 ， 此 时为 了使 降 低到 一 ℃ 以下 ， 一 一 应 大于 一 一 ， 晶粒平 均直径应减小到 微 米 ， 晶拉 度级 别应 达 到 级 。 由图 可见 ， 在 本实验 的 最适 宜 的 控 制轧制条件下 ， 铁素体 晶粒平 均直 径为 微 米 ， 尚不能达 到要求 。 但如 果考虑到 含碳量 提高对 铁素体 晶粒 的 补充细 化作用 ， 则有可能在最 适宜 的 控 制 轧制条件下 达 到要求 。 除 钢 的 含碳量 外 ， 钢 中的 锰 、 硅 、 铝 、 磷 、 硫等元 紊的 含碳量 及钢 的冶金质量 也会通过对 上述关系式 中的 值 的影响而影 响必须达到的 一 谧 及 值 。 如 果把图 及 图 中的 ℃ 及 ℃ 与控 制轧 制工 艺联 系起来 ， 就可 以 看 出