低碳钢控制轧制中的组织与性能

D0I:10.13374/i.issm1001053x.1980.01.020 北京钢铁学院学报 1980年第4期 低碳钢控制轧制中的组织与性能 北京钢铁学院 崔文随李文卿王有铭韦光南洪聘 武汉钢铁公司轧板厂 食政 摘 要 本文研究了奥氏体化温度（轧前的原始奥氏体晶粒大小）、轧制温度、压下率 及轧后快冷前的停留时间对热变形奥氏体的再结晶及再结晶奥氏体晶粒大小的影 响，确定了轧前奥氏体晶粒尺寸、轧制温度及轧后快冷前的停留时间与奥氏体再结 晶临界变形量之间的关系，以及原始奥氏体晶粒大小、轧制温度及压下率与再结晶 后奥氏体晶大小之间的关系。也研究了在950°、900°及850℃轧制时的压下率与转变 后的铁素体形态之问的关系、再结晶奥氏体晶粒大小与转变后的等轴铁素体晶粒大 小的关系。在以上研究的基础上，研究了4C船板在多道轧制后的低温冲击韧性、 屈服强度等与控制轧制工艺所决定的轧后铁素体晶粒大小之间的定量关系。根据以 上研究的结果，初步得出有关低碳钢（4C)控制轧制的两点结论。 控制轧制工艺是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 好的效果〔1-5〕，有的国家还将此工艺用于生产小型棒材，小型型钢等方面〔5)，在我国则尚 处于试验阶段。武汉钢铁公司轧板厂生产的4C船板热轧性能合格率低，以78年为例，4C船 板热轧后性能合格率仅为27%，在不合格的73%中，有85%是由于低温冲击韧性低于部颁标 准。根据Hall-Petch〔6、7)及Petch公式(8)得知，铁素体晶粒的细化是提高o、降低脆 性转化温度的最重要的组织因素。F.B,Pickering与T,Glad man在热轧低碳钢中得到铁 素体晶粒直径与σ，及脆性转化温度的定量关系〔9、10〕。热轧钢的铁素体晶粒，可以通过在 奥氏体再结晶区反复变形及再结晶使奥氏体晶粒逐步细化，从而细化铁素体晶粒〔11)，也可 以在奥氏体未再结晶区以较大的总变形量轧制，以增加铁素体核心数目来细化铁素体晶粒 〔12〕，或者适当加速轧后冷却速度〔13)。我们的研究任务就是研究普通低碳钢控制轧制的主 要工艺参数对奥氏体再结晶及晶粒大小、铁素体组织变化、以及对性能变化的影响规律，为 提高4C船板的强度及低温冲击韧性提供实验数据，提供工艺参数，並协助工厂通过生产性 实验进一步考核这种工艺，最后确定切实可行的控制轧制工艺。 一、实验材料和实验方法 研究的钢材为武钢生产的4C船板钢。化学成分为：0,135%C、0.226Si、0.61%Mn、 47

北 京 钢 铁 学 院 学 报 1 9 8 0 年第 4 期 低碳钢控制轧制中的组织与性能 北 京 钢 铁 学 院 崔文暄 李文一 王有铭 韦 光 自洪叻 武 汉 钢铁公 司轧板厂 衰 政 摘 要 本 文研 究了奥 氏体化 温度 ( 轧前的原 始奥 氏体 晶粒 大小 ) 、 轧制温度 、 压下 率 及 轧后 快冷前的停 留 时间对热变形 奥 氏体 的 再结 晶及 再 结 晶奥 氏体 晶 粒 大小 的彩 响 , 确定 了轧前奥氏体晶粒尺 寸 、 轧 制温度及 札后 快冷前的停 留时间与奥氏体再 结 晶 临 界 变形量 之 间 的关系 , 以及 原始奥 氏体 晶粒 大 小 、 轧制温度 及 压下率与再 结 晶 后 奥氏体晶大小之 间 的关系 。 也 研 究了在% 。 。 、 9 0 0 “ 及 8 50 ℃ 轧制时的压 下率与转 变 后 的铁素体形 态之 间 的关系 、 再 结 晶奥 氏体晶粒 大小 与转变后 的等轴铁素体晶粒大 小 的关 系 。 在 以 上研 究的基础 上 , 研 究 了4 C 船板 在 多道 乳制后 的 低 温 冲击 韧性 、 屈服 强度 等与控制轧制工 艺所 决 定 的乳后 铁素 体晶粒 大 小之 间 的定 t 关 系 。 根 据 以 上研 究 的结果 , 初 步得 出有 关低 碳钢 ( 4 C ) 控制轧制 的两 点 结论 。 控制 轧制 工 艺是形变 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 好的效 果 ( 1一 5 〕 , 有的国 家还 将此工 艺 用于 生产小型 棒 材 , 小型 型钢等方面 ( 5 〕 , 在我国 则尚 处于 试 验阶段 。 武 汉钢铁 公 司 轧板厂 生 产 的 4 C 船 板 热轧性 能 合 格率低 , 以 78 年为例 , 4 C 姗 板热 轧后性能 合格率仅 为27 % , 在不 合 格的 73 % 中 , 有 85 % 是 由于 低 温冲击韧 性低于 部颁标 准 。 根 据 H a l l一 P e t e h 〔6 、 7 〕及 P e t e h 公 式 〔8 〕得 知 , 铁 素 体晶粒的 细 化 是提 高 a : 、 降低脆 性转化温度的 最重要 的组织 因素 。 F . B . P i c k e r i n g 与 T . G l a d m a n 在热 轧低碳 钢 中得 到铁 索体晶粒直 径 与 a s 及脆性转化温度 的定 量关系 〔9 、 1 0 〕 。 热 轧钢 的铁 素体晶 粒 , 可 以通过在 奥氏体再结 晶 区反复 变形及 再结 晶使 奥氏体晶粒 逐步 细 化 , 从而 细化铁 素体晶粒〔1 1〕, 也可 以 在奥 氏体未再结 晶 区以较 大的总 变 形量 轧制 , 以 增 加铁 素 体核 心 数 目来 细化 铁素体晶粒 〔1 2〕, 或 者适 当加速 轧后 冷却速度 〔1 3〕 。 我 们 的研 究任 务就 是研究普通低 碳钢 控制轧 制 的主 要工艺 参数对奥氏体再结 晶及 晶粒 大小 、 铁素体组 织 变 化 、 以 及对性能 变化 的影响 规律 , 为 提 高 4 C船板 的 强度 及低温 冲击韧 性提供实验数据 , 提供工 艺 参数 , 业 协助工 厂通过生产性 实验 进一 步考核 这种 工艺 , 最后确定切实可行 的控制 轧制 工 艺 。 一 、 实 验材料和 实验方 法 研究的钢 材为武钢 生 产的 4 C船板 钢 。 化学成分 为 : 0 , 1 35 % C 、 0 . 2 6 5 1 、 0 . 61 % M n 、 呜了 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1980. 04. 020

0.015P%、0.037%S、0.15%Cu。在30毫米厚钢板上取试样，加工成阶梯形试样，经过一道 次轧制，在同一试样上的形变量可由0%变化到60%。轧制规程为：①加热温度不同，在同 一温度轧制，以观察不同大小的原始奥氏体晶粒的影响。加热温度各为1200℃、1100℃、 1050℃、1000℃、900℃，保温30分钟，将试样送入温度为900℃的炉内，保温20分钟，然后轧 制，②加热温度皆为1100℃，轧制温度不同，分别在1000℃、950℃、900℃、850℃轧制， 以考察轧制温度的影响，加热与冷待的时间与前相同，③轧后一半试样在冰食盐水中淬火， 观察奥氏体组织变化，一半试样空冷，观察铁素体组织形态，④轧后到淬火前仃留时间分为 两种，一是轧后立即淬火，试样从轧机到入水前仃留时间为1~2秒，一是轧后将试样立即转 移到具有该轧制温度的炉子内仃留20秒后再淬火，以观察轧制道次间隔时间的影响。 沿轧制方向的中心截取金相试样，以饱和苦味酸水溶液加入洗净剂剂作为显示奥氏体品 粒的腐蚀剂。每个试样测量150~200个晶粒，计算晶粒的平均截线长d。对于具有方向性的 品粒，分别测量晶粒的板厚方向平均直径(dx)及纵向平均直径(dy),平均晶粒直径d为 d=1.15v dxdy 采用30毫米的板坯多道次轧成12毫米钢板，加工成机械性能试样，其轧制规程详见表1。 机械性能试样皆为垂直轧制方向的横向试样。测量强度、塑性的试样为中6×30毫米，冲击韧 性是用U形切口标准冲击试样，以冲击试样断口上韧性断口面积为50%时的试验温度为脆性 转化温度，标以FATT℃。 表1 机械性能试样轧制规程 序号加热退度冷待温度轧制道次每道次平均变 终轧温度 (℃) (℃) 形量(%) (◆℃) 轧后冷却条件 1200 17 e60 空冷、1.1℃/秒 2 1100 5 17 760 空冷，1.4℃/秒 1100 5 17 760 水冷5.5秒后空冷，水冷 55℃/秒 1100 5 17 760 水冷3.5秒后空冷，水冷55℃/秒 1100 5 17 76) 水冷？.5秒后空冷，水冷55℃/秒 9 1100 7 11 水冷3.5秒后空冷，水冷 55℃/秒 10 1100 26 840 空冷，1.4℃/秒 11 1100 3 26 840 水冷3.5秒后空冷，水冷 55℃/秒 12 1050 950 分 17 空冷 13 1050 900 S 17 空冷 14 900 5 17 空冷 ◆为钢板中心热电偶测量数据 48

0 . 0 1 5 P % 、 0 . 03 7% S 、 0 . 15 % C u 。 在 30 毫米厚钢板上 取 试样 , 加工 成阶梯形 试样 , 经 过 一道 次轧制 , 在同 一试 样上 的形变量 可 由。% 变化 到 60 % 。 轧 制规 程为 : ① 加热 温度不同 , 在 同 一 温 度轧制 , 以 观察不 同 大小的原始奥氏体晶粒的影响 。 加热 温 度各为 12 0 ℃ 、 1 1 0 0 ℃ 、 1 0 50 ℃ 、 1 0 0 0 ℃ 、 9 0 0 ℃ , 保温 3 0分钟 , 将 试样送 入温度为9 0 0 ℃ 的炉 内 , 保温 2 0分 钟 , 然后 轧 制 , ②加热温度 皆为 1 1 0 0 ℃ , 轧制 温度不同 , 分别在 一0 0 0 ℃ 、 9 5 0 ℃ 、 9 0 0 ℃ 、 5 5 0 ℃ 轧市I J , 以 考察 轧制 温度 的影响 , 加 热 与冷待 的 时间 与前相同 , ③轧后一 半试 样在冰食盐水 中 淬火 , 观 察奥 氏体组织 变 化 , 一半试 样空 冷 , 观察 铁素体组织形 态 , ④轧 后到淬火前仃 留时 间分 为 两种 , 一是轧后立 即 淬火 , 试 样从轧机到 入水 前仃留时 间为1 ~ 2秒 , 一是轧后 将试 样立 即 转 移到 具有该轧 制温 度的炉子内仃留20 秒后 再淬火 , 以观 察轧 制道次间隔时间 的影响 。 沿 轧制 方 向的 中心截取 金相试 样 , _ 以 饱 和苦味酸 水溶 液加入 洗净剂 剂作为显示 奥氏体 晶 粒 的腐蚀剂 。 每个试样测 量 1 50 ~ 2 0 个晶粒 , 计算晶粒的 平均截线长 d 。 对于 具有方 向性的 晶粒 , 分 别 测量 晶粒的 板厚方 向平 均直 径 ( d : ) 及 纵向平均 直 径 ( d y ) , 平均 晶粒 直 径 d 为 d = 1 . 1 5召 d : d , 采 用 30 毫米的板 坯 多道次轧成 12 毫米钢 板 , 加工 成机械 性能试 样 , 其 轧制 规程 详见表 l 。 机械 性能试 样皆为垂直轧 制方 向的横向试样 。 测 量 强度 、 塑性的试样为小6 x 30 毫米 , 冲击韧 性是 用 U 形切 口 标准冲击试 样 , 以 冲击试 样断 口 上韧 性 断 口 面积 为50 % 时的试验 温度为脆 性 转化 温度 , 标以 F A ’ r T ℃ 。 表 l 机械性能试样轧制 规程 序 号 力。热温 度!冷待温度 ( ℃ ) ’ ( ℃ ) } 1 2 0 0 } 一 轧 制 道次 ,秉叠资雾严 终 轧温 度 ( . ℃ ) 轧后 冷却 条件 2 { 1 1 0 0 万6 0 7 6 0 空 冷 . 1 . 4℃ /秒 空 冷 , 1 . j ℃ /秒 3 1 1 0 0 } 水靠毛)馨 后 空冷 , 水 冷 1水冷 3 , 。秒 后空 冷 , 水冷 5 5 ℃ / 秒 !水冷 ? . 5秒后 空 冷 , 水冷5 ℃ / 秒 「加令3 . 5 秒后 空冷 , 水 冷 n ù八U、 J 76 一 76 ,行` 月 ` . ō1. 55 4 】 ] 1 0 0 5 1 1 1。。 … 一 1 9 1 1 , 。。 { 一 { 飞万… 一 1 1石 。 } 一三一 } 1 1 ` 1 1。。 ! 一 { 1 2 , 1 0 5。 { 。 5。 … 可硫刃 ~ 而J 一 丁 句 一 而 一 … 二 一 { 邪 ℃ /秒 3 2 6 } 8 4 。 空冷 , 1 . 4 ℃ /秒 2 6 8 4 0 1 7 . 为钢板 中心 热电偶 测量 数据

二、实验结果及分析 1.关于奥氏体再结悬 (1)热轧后奥氏体发生再结晶的尔件 热轧后奥氏体发生再结晶方能细化晶粒，热轧后奥氏体发生再结晶的临界变形量·受加 热温度（轧前奥氏体晶粒尺寸）、轧制温度、轧后仃留时间其及它因素的影响，这些影响因 素分别表示在图1、2上。原始奥氏体品粒愈大，发生及完成再结晶的临界变形量就愈大。 原始奥氏休晶粒每增人一个级别，临界变形量约增加5%左右。轧制温度下除，，临界变形 量州大，在：900~1000℃临界变形冠的增大还不显著，在850℃以下轧制，临界变形景急剧增 1。延长轧后仃留时间可降低临界变形量。但在850℃轧后仃留20秒，奥氏休也只能发生部 分再结晶，因此认为在850℃以下，已经很难利用再结品来细化奥氏晶粒。 k214 50 50 900℃轧 7 40 0 完成 0 开始 出 10 10 20 4060 80100120140 1000950900850 原始奥氏体显粒尺寸微米 轧制温度七 图1 原始奥氏体晶粒大小对其再 图21050℃加热，不同温度轧制 结晶临界变形量的影响 的奥氏体再结晶临界变形量 1一再结晶开始，轧后停留2” 2一再结晶开始，轧后停留20” 3-再结晶完了，礼后停溜？” 一再结晶完了，轧后停留20" (2)再结品的数0 奥氏体是矿仓部完成再结晶，将影响奥氏体品粒大小的均匀性，从而影响铁素体晶粒大 小的均匀性：。热轧后-一旦发生了再结晶，再结晶数量将受变形量大小、形变温度高低、轧后 行留时间长短的影响。图3是这三种因素的影响。一般讲，形变温度高、形变量大、轧后问 温仃留时间长，都使再结晶数量增加。根据我们实验结果，认为在不同具体条件下，这三个因 素的作用是不同的。如果轧制道次之间时间很短（如1~2秒），轧制温度为9001000℃，则 形变量大小是影响再结晶数量的主要因素，形变温度的作用是次要的。有足够的变形量，在 900℃，奥氏体可以在：1~2秒之内全部完成再结晶。如果轧后仃留时间由2秒延长到20秒， 川小变形量(<30~35%)轧制，则形变温度是影响再结晶数量的主要因素，提高形变温 度，很快增加再结晶的数量。 4 ·◆我们是以发生了3~5%的再结晶作为开始再结晶的标志。 49

二 、 实 验 结 果 及分 析 1 . 关 于奥氏体再 结. ( 1) 热 轧后 奥氏体发生再 结晶 的条件 热轧 后奥 氏体发生再结 晶方 能细 化晶 粒 , 热 轧后 奥氏体发生 再结晶 的临 界变形 量 . 受 加 热 温度 (轧 前 奥 氏体晶粒 尺寸 ) 、 轧 制温 度 、 轧 后仃 留时间 其及 它 因素的影响 , 这些 影响 因 素分 别表 示 在 图 1 、 2 上 。 原始 奥氏体晶粒愈 大 , 发生 及完成再 结晶 的临 界变 形量 就愈大 。 原始奥 氏体晶粒每 增大 一个级 别 , 临 界变 形量 约增 加 5 % 左 右 。 轧制 温度下 降 , , 临 界变形 准劝 大 , 在 90 0 ~ 1 0 0 ℃ 临 界变形 量 的增 大还不 显著 , 在 85 0 ℃ 以下轧 制 , 临 界变 形 最急剧 增 加 。 延 长轧 后仃留 时间可 降低 临界变形 一 鼠 。 但在 85 0 ℃ 轧后 仃留20 秒 , 奥氏 休也 只 能发生部 分 再结 晶 , 因此 认为在 8 50 ℃ 以下 , 已经 很 难利 用再结 晶来细化 奥氏晶粒 。 瑞坦峨律姗挂斌出次暇袂袱 译 ,, { 、、、 、 `, “ , · 4 `砂耐人 、 、 、 、 ` 卜 · 感一 户己 、拟、 、叭、 、 . 。 护 臼 目口 买斗一} I ` } 一口口口 口口尸尸洲 声尸产 , ] , 炙 】 l _ 4 / 1产 { r 气 / - / 犬 1 . 口目 , , 州荞 」{一 , , }{ 饮喇诀椒珠怨碑耸姗峨扭 2 0 4 0 6 0 吕0 10 0 1 2 0 1 4 0 1 0 0 0 9 5 0 9 0 0 8 5 0 原始奥民体晶粒尺寸微米 轧制温度℃ 图 l 原始 奥 氏体 晶粒 大小 对其 再 图 2 1 0 5 0 ℃ 加 热 , 不 同温 度轧 制 结 晶临界 变形 量 的影响 的奥 氏体再 结 晶临界 变形 量 1一再 结 晶开始 , 轧后 停 留’2, 2一再 结 晶共 始 , 轧后 停 留2’0l 3一 再结 晶完 了 , 轧 后 停 留l2, 一再结 晶完 了 , 乳 后 停 留2 0 “ ( 2 ) 再 结晶 的数 鼠 奥氏休是 否全 部完 成再结 晶 , 将 影响 奥氏体晶粒 大小 的均 匀 性 , 从而 影响 铁素体晶粒大 小 的均匀 性 。 热轧 后一旦发生 了再结 晶 , 再结 晶数 量将 受 变形量 大小 、 形变 温度 高低 、 轧后 仃留时间 长短 的影 响 。 图 3 是这 三 种因 素的影响 。 一般 讲 , 形变 温 度高 、 形 变最 大 、 轧后 恒 温仃留时 间长 , 都 使再结 晶数量 增加 。 根据 我们 实验 结 果 , 认为在 不同 具 体条 件下 , 这 三个 因 素 的作 用是不同 的 。 如果 轧 制道次 之 间时 间很短 ( 如 1~ 2秒 ) , 轧制 温度 为 9 0 ~ 1 0 0 ℃ , 则 形变最 大 小是影响再结 晶数量 的主要 因素 , 形变 温度的作 用是次要 的 。 有 足够 的变 形 量 , 在 9 0 0 ℃ , 奥氏体可 以 在 1~ 2 秒 之 内全部完 成再结晶 。 如果 轧后 仃留时 间 由 2 秒 延 长到 20 秒 , 川小 变 形量 ( < 30 ~ 35 % ) 轧制 , 则形变温 度是影 响 再结 晶数 量 的 主要 因素 , 提高 形 变温 度 , 很快 增 加再结 晶 的数量 。 r . 我们 是 以 发生 了3 ~ 5 % 的再 结晶作为开 始 再 结晶 的标 志

(3)奥氏体晶粒尺寸的变化 加热温度、轧制温度、形变量以及轧 100 后仃留时间对奥氏体晶粒尺寸有什么影 80 响？图4是形变量及轧制温度的作用。形 /3 变登<10%时，低于临界变形量，未发生 60 再结晶，晶粒没有细化，只有当形变量超 40 过15%以后，晶粒才开始有明显细化，继 续增大变形量，晶粒不断细化。当变形量 20 相同时，轧制温度在900°~1000℃之间变 15 20 25 303540 45 动，对轧后奥氏体晶粒尺寸影响不大，可 形变量e 以认为在900°~1000℃轧制，轧后奥氏体 轧制温度 保温时间 的晶粒尺寸主要决定于形变量。 1. 900 2 ●--0 900 20秒 对照图3可见，在有一段变形量范围 3 950 内(15~30%)，奥氏体晶粒平均尺寸的减 4 0一0 950 20秒 1000 小与再结晶数量的增长完全一致，但是当 6. 一● 1000 20秒 变形量大于这个范围，变形量足以使奥氏 图3 1050℃加热，，轧制温度、形变量、轧后 体全部完成再结晶，这时奥氏体晶粒尺寸 停留时间等对恒温再结晶数量的作用 又与形变量、轧制温度有怎样的关系呢？我们将试验中这部分数据绘于图5上。同样可以得 出结论：在900~1000℃之间轧制，再结晶完了的奥氏体晶粒尺寸，仍然主要决定于形变量， 轧制温度的作用是次要的〔14)。这与冷加工后退火时再结晶晶粒尺寸的变化规律是相似的 〔15)。可能退火时再结晶的形核率、长大速度变化的机理也适用于热变形奥氏体。 90 1100℃加热 50 x1000℃轧制 ·10006轧制 70 950七轧制 +一900七轧制 :589 50 10 + 78 10 10 20 30 40 50 60 70 20 0 40 5060 70 形变量e% 变形症e% 图4 1100℃加热，轧后奥氏体晶粒尺 图51050℃加热，轧后立即淬火，再结晶后 寸与轧制温度、形变量的关系 的奥氏体晶粒大小与变形量、轧制温度的关系 轧后到淬火前仃留时间的长短对奥氏体晶粒度的作用，与轧后立即淬火的一样，奥氏体 晶粒度主要决定于形变量，不过开始明显细化所需的变形量稍小些：在部分再结晶的形变量 范围内(10~30%)，在相同的形变量时，由于再结晶更充分而晶粒更细些。 轧前奥氏体的晶粒尺寸和900℃轧制时的形变量对轧后奥氏体晶粒尺寸的综合影响表示 在图6上。在小的或中等变形量下轧制时，轧前的奥氏体晶粒尺寸有较大影响，在轧制温 度、形变量相同的情况下，轧前奥氏体晶粒越粗大，轧后仍然粗大，轧前晶粒细的，轧后也 较细。但当变形量很大时，轧前原始奥氏体晶粒尺寸的影响几乎消除，不论轧前晶粒粗细， 50

n八甘臼O O.Uù . ”肠七占. n 臼,月, 甘八U 肆辫众冲哈欲裁 ( 3) 奥 氏体晶粒尺寸的变化 加热温度 、 轧制 温度 、 形变量 以 及 轧 后仃留时 间对 奥氏体 晶粒 尺寸 有 什么影 响? 图 4 是形 变量 及轧制 温度的作用 。 形 变里 < 10 % 时 , 低于 临界变形量 , 未发生 再 结晶 , 晶粒没 有细化 , 只 有 当形变 量 超 过 15 % 以后 , 晶粒才开始有明显细 化 , 继 续增大变形量 , 晶粒不断 细化 。 当变形量 相 同时 , 翻制 温度在 9 0 0 。 ~ 1 0 0 0℃之 间 变 动 , 对轧后 奥氏体晶粒尺寸影响不大 , 可 以认为在9 0 0 。 ~ 1 0 0 0 ℃轧制 , 轧后 奥氏 体 的晶粒尺寸主 要决定于形变量 。 对照 图 3 可见 , 在有 一段变形量范围 内( 1 5~ 3 0% ) , 奥氏体晶粒平均 尺寸的 减 小与再结晶数量 的增长完全 一致 , 但是 当 变形最大于 这 个范围 , 变形量足 以使奥氏 体全部完成再结 晶 , 这时奥氏体晶粒尺寸 r劝 . . - 厂牙 ` , 幻〔夕 声二 `习 .二二月 -t 孟 厂 尹+ / 夕又 创 产 J 声 / 尸 尹 吧 Z奋 / 1 汾 厂 +’. 分 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 形变最 e % 保温时间 1 . 2 . 3 。 4 。 5 。 6 。 + - 二 + . . … 2 0秒 . 一 口 - . 0 - · - O 大 e 戈 . 一 . 轧制沮度 9 0 0 9 0 0 9 5 0 9 5 0 1 0 0 0 1 0 0 0 图 3 1 0 5 0℃ 加 热 , 轧制温度 、 形 变量 、 轧后 停 留时间 等对恒温再 结 晶数 t 的作 用 又 与形变量 、 轧 制 温度有怎 样的关系 呢? 我们 将试 验 中这 部分 数据绘于 图 5 上 。 同样可 以得 出结论 : 在 90 0~ 1 0 0 0℃之 间轧制 , 再结 晶完了的奥氏体晶拉尺寸 , 仍然主要决定于形变量 , 轧制温 度的 作用是次要的 〔1 4〕 。 这与 冷加工后 退 火时再结 晶 晶粒尺 寸的 变 化规 律 是相 似 的 〔1 5〕 。 可能退火 时再结晶 的形核 率 、 长大速 度变化 的机 理也 适 用于热变形奥氏体 。 、 \ ,. 、 ` 1 0 0 0 `七轧制l 9 50 ’℃轧制 . 9 0 0产 轧制 ! 、 、 长 . . 气 、 、 、 口 . . . . . . . 兴获伶长娜赔姗阵暗四 耸簇赛娜嗯班球 { . 1 1 0 0℃加热 . 、 丈、 x 1 0 0 0 ℃三l 9 5 0 ℃三凡制 \ 下+ , 咎0 0℃刀比制 { 毛制一 ! 、 、 卜、 、 、 、 , 、 、 ` 之 . 、 . . - 斌翅牲班兴提扣叱咯 形变盈 ￡ % 变形最 : % 图 4 1 1 0 0 ℃ 加 热 , 轧后 奥 氏体晶粒 尺 图 5 10 50 ℃ 加 热 , 轧后 立 即 淬 火 , 再 结晶后 寸与轧制温度 、 形 变量 的关 系 的奥氏体晶粒大 小与变形量 、 轧制温 度 的关系 轧后 到淬火前仃留时 间 的长短对奥氏体晶粒度的作用 , 与轧 后立即淬火 的一样 , 奥氏体 晶粒度主要 决定于形变量 , 不过 开始明显 细 化所需的变形量稍小些 , 在 部分再结晶的 形变量 范围 内 ( 10 ~ 30 % ) , 在 相 同的形变 量时 , 由于 再结 晶更充分 而晶粒 更细些 。 轧前奥氏体的 晶粒尺 寸和 90 0 ℃:轧制 时的形变量 对轧后 奥氏体晶粒尺寸 的综合影响表 示 在 图 6 上 。 在小的 或中等变 形量下轧 制 时 , 轧前的奥氏体 晶粒尺寸有较 大影响 , 在轧制 温 度 、 形变量 相同 的情况下 , 轧前奥氏 体晶粒越 粗大 , 轧后 仍然粗 大, 轧 前晶粒细 的 , 轧后 也 较细 。 但当变 形量 很大时 , 轧前原始 奥氏 体晶粒尺 寸 的影响 几乎消除 , 不 论轧前晶粒粗 细 , 5 Q

轧后的晶粒基本相似。之所以产生这种情况，是由于采用中、小变形量轧制时，巢中在原奥 氏体晶上界产生再结晶核心，原始奥氏体晶粒尺寸将影响再结晶核心的数目。但以大变形量 轧制时，不仅在原始奥氏体晶界处产生再结晶核心，而且在晶内的形变带畸变能相当高，也 是形成再结晶核心的有利位置。这时，原始晶粒尺寸的影响就逐渐消除。在正常生产中，不 可能采用这样大的变形量，因此，控制加热温度使原始奥氏体晶粒不过分粗大，控制每一道 次轧后的晶粒尺寸，对于最终的晶粒大小都是有重要作用的。 总变形量相似，轧制道次不同，对轧后晶粒尺寸是有影响的（图7）。看来，轧后再结 晶奥氏体晶粒尺寸既决定于总变形量，更重要的则是决定于每一道次的变形量。 9000轧 16% 米100 ●e=13 80 60 一道次变形量 60 8=20~249% 昆=33% 二道次变形量 50 b 个e=45%. 唯送出 40 e=57% 30 20 40 60 80 100120 140 原始奥氏体晶粒尺寸微米 10 20 3040 总变形量% 图6原始奥氏体晶粒尺寸对轧后奥氏 图7轧制道次对奥氏体晶 体晶粒尺寸的影响 粒尺寸的作用 铜版图8（见图版)表示不同变形量轧后奥氏体晶粒变化的金相图片。 2。冷却后的铁素体组织 热轧奥氏体从三个方向影响铁素体，即铁素体晶粒尺寸、晶粒大小的均匀性以及铁素体 的形状（等轴铁素体还是魏氏组织铁素体）〔16)。影响热轧后铁素体组织的轧制工艺参数 是：轧制温度、形变量及轧后冷却速度。 (1)形变量 0.06 a.880760℃的 铜版图9（见图版）·是轧后空冷后铁素体 0.05 冷速=12℃/秒 组织随变形量的变化情况。随变形量增大，魏 米 b.冷速=1.4℃/秒 氏组织逐渐减少，等轴铁素体增多，晶粒也不 w0.04 断细化。根据实验结果，将热轧后的奥氏体晶 0.03 L(o的dyla 2 粒尺寸d,与由其所转变的全部是等轴铁素体 (b 的晶粒尺寸d。绘制成图（图10），得到两者晶粒 比0.02 1 尺寸的对应定量关系，dv/d。÷1.5~2.5。当 a0.01 dy>0.03毫米时，dy/da÷2.02.5,当dv <0.03毫米时，dy/d。=1.5~2.0。这说明通 0.010.020.030.040.050.06 过增大变形量细化再结晶奥氏体晶粒使铁素体 A晶粒戴线长毫米 晶粒细化的作用愈来愈小，要想得到更细小的 图10 热轧奥氏体晶粒尺寸与由其转变 铁素体晶粒，就得依靠其它措施。 的铁素体晶粒尺寸的对应关系 51

轧 后 的晶粒基 本 相似 。 之所 以产 生这 种 情况 , 是由于 采 用中 、 小变形量轧 制时 , 集中在原奥 氏体晶上 界产生再结 晶核心 , 原始 奥氏体晶粒尺寸 将 影响 再结晶核 心 的数 目 。 但以 大变形t 轧制时 , 不 仅在 原始奥氏体 晶界处产生 再结晶核 心 , 而 且 在 晶内的形变带 畸变 能相 当高 , 也 是形成再结晶核 心 的有利位置 。 这时 , 原始晶粒尺 寸 的影响就 逐渐 消除 。 在正 常生产中 , 不 可能采用这样大的变形量 , 因此 , 控 制加 热温 度使 原始奥氏体晶粒不过 分粗 大 , 控 制每一道 次轧后 的 晶粒 尺寸 , 对于最 终 的晶粒 大小都是有重要 作 用 的 。 总变形量 相似 , 轧制 道次不同 , 对轧 后 晶粒尺寸 是有影响 的 ( 图 7 ) 。 看 来 , 轧后再 结 晶奥氏体晶粒尺寸既决定于 总变 形量 , 更重要的则 是决定于每一道次的变 形量 。 l 产 90 0℃ l 轧 盯 / ’ 卜 二 洲 / 、杯 匙 , 口尸 形云健 「 一 - . . . . . . - 原始奥氏体品拉尺寸微 米 ! l , ’ 一道次交形 t 州 、 、 . , . 一 二道次变形且 ! l ’ 火 、 、 . \ , 八内“Uùn 几 ” 0勺合`1 澎衬长斌份叱昭出兴 牲兴娜狠扣叱班省解以镇 图 6 原始 奥 氏体 晶粒 尺 寸对轧后 奥 氏 体 晶粒 尺 寸 的影 响 总变形 t % 图 7 轧制道 次对奥 氏体晶 粒尺 寸的作 用 铜 版图 , 8 ( 见图版) 表 示 不同 变形量轧后 奥氏体 晶粒变化的金 相图片 。 2 . 冷却 后 的铁素体组织 热轧 奥氏体从三 个方 向影响 铁素体 , 即 铁素 体晶粒尺寸 、 晶粒 大小的均匀性以 及 铁素体 的 形状 ( 等轴铁 素体还是魏 氏组织 铁素体 ) 〔1 6〕 。 影响热 轧后 铁 素 体组 织的轧 制 工 艺参数 0 . 0 6 0 . 0 5 . 、P,卜 0 . 0 4 0 。 0 3 0 . 0 2 0 . 0 1 a . 8 8 0~ 7 6 0七的 } 冷澳 , 12 节/秒 b { 冷冠 二 : . `乞/秒 1 1 1 一。认。 端黔 - 一 ` 口口 . 口 口口 , . 口户 口 ` 口 口 ` 目 口口 小、 , 户 自经.今尸代产、 奋 产尸 尹产 矛 三卜产补产尸 补种 , , 二目 椒半骡翁服仆娜俩兴咯 热的轧铁 素奥氏体体晶粒晶粒尺 尺寸寸的与对 应由其关 转系乳变 是 : 轧制 温 度 、 形变 量 及轧后 冷却速 度 。 ( 1) 形变量 铜 版图 9 ( 见 图版 ) 是 轧后空 冷后 铁素体 组织随变形 量 的变 化情况 。 随变形量 增大 , 魏 氏组织 逐渐 减少 , 等轴铁素 体增 多 , 晶粒也不 断细化 。 根据 实验 结果 , 将热轧后 的奥氏体晶 粒 尺寸 d , 与 由其所 转变 的 全部是等轴铁 素体 的 晶粒尺寸 d 。 绘 制 成 图 ( 图 l 。 ) ,得 到两者 晶粒 尺寸的对应 定最 关系 , d , / d 。 今 1 . 5~ 2 . 5 。 当 d , ) 0 . 0 5 毫米时 , d , / d 。 牛 2 . 0 ~ 2 . 5 , 当 d , < 0 . 0 3毫米时 , d , / d 。 牛 1 . 5~ 2 . 0 。 这 说 明通 过 增大变形 量 细化再结 晶奥氏体晶粒 使 铁素体 晶粒细 化的作 用愈来愈 小; 要 想得到 更 细小的 铁索体晶粒 , 就得 依 靠 其它措施 。 人晶位旅线长奄米 图 10