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非调质钢的生产主要包括冶炼、连铸（或者模铸）、控制轧制（或者锻造）控制冷却几部分。 化学成分是微合金化非调质钢性能的内在因素。非调质钢的化学成分和钢坯（钢锭）质量是冶炼、连铸（模铸）过程实现的，这部分的工艺要求与生产优质合金钢没有太大的差别，要点包括：冶炼和精炼阶段通过合适的脱氧、夹杂物控制、合金化和微合金化工艺等保证钢的成分与纯净，连铸阶段通过钢水保护、凝固时的电磁搅拌、合理的凝固冷却避免钢水及微合金化元素氧化、钢坯成分不均、夹杂物聚集以及其它钢坯宏观或微观缺陷。 非调质钢合适的热加工制度，即控制轧制（锻造）控制冷却是保证性能的外部条件。热加工条件包括加热温度、形变量、形变速率、热加工温度和轧（锻）后的冷却速度等，对非调质钢的强韧性有着显著的影响。也可以说，非调质钢的成分设计及钢坯／钢锭生产完成之后，其性能是由热加工条件调控决定的。因此，对于非调质钢的加工工艺的研究，重点是对其热加工工艺，即控制轧制（锻造）控制冷却工艺的研究。 以铁素体珠光体型非调质钢为例，加热温度升高，碳化物和氮化物按钒、铌、钛的顺序逐渐溶入奥氏体中，奥氏体晶粒逐渐长大。这就导致相变后珠光体百分数、珠光体闭直径和渗碳体片厚增大，铁索体晶粒尺寸减小。溶解在奥氏体中的微合金元素碳氮化物在冷却过程中析出。因此随着加热温度的升高，钢的强度增加，塑性和韧性降低，韧脆转变温度升高。 形变量和形变速率增大能引起奥氏体晶粒更加碎化或者“拉长”，铁素体百分数增加，铁素体和珠光体团尺寸减小，细小的组织使强度和韧性同时上升。 终轧温度降低，奥氏体再结晶不充分或者被抑制，转变后组织为细小的铁素体晶拉和珠光体。屈服强度和韧性提高。 加工温度和形变量既影响到再结晶和奥氏体晶粒尺寸，又影响到形变诱发析出的程度。加工温度过高，再结晶速度快，奥氏体晶粒变大，冷却后强度升高，韧性下降；加工温度低，再结晶驱动力小，并产生形变诱发析出，细化晶粒，强度提高，特别是韧性提高较大。在同一温度下形变量增加，强度和韧性同时提高。 铁素体-珠光体型非调质钢的轧后冷却方式影响微合金化元素化合物的析出沉淀强化及显微组织的转变。冷速过慢导致沉淀相和显微组织粗化；热加工后快冷，珠光体百分数增加，同时铁素体晶粒尺寸、珠光体片间距和渗碳体片厚降低，强度和韧性均有提高；但冷速过快会导致贝氏体的出现。冷却速度对析出强化的影响表现为：冷却速度增加，析出物弥散程度增大，但当冷却速度超过一定值后，析出不充分，反而降低析出强化作用。合适的冷却速度将得到细小弥散度较高的沉淀相和较细的铁素体和珠光体轧后组织。 总之，对于铁素体一珠光体型非调质钢，降低加热温度和终轧（锻）温度、增大形变量和形变速率、软快的冷却速度均有利于提高强度和韧性。 对于贝氏体型非调质钢，热加工工艺除了影响奥氏体再结晶与长大、微合金化合物析出、铁素体晶粒尺寸等之外，还直接影响相变产物的结构。当轧后冷却速度更大时，奥氏体中微合金化成分析出进一步下降，促进奥氏体向贝氏体的转变。贝氏体组织与铁素体一珠光体相比，具有更高的强度。目前应用越来越广的粒状贝氏体型非调质钢，由于粒状贝氏体的组织特性，其强度和韧性等综合性能比铁素体-珠光体型非调质钢有了很大提高。 |
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发表于 2017-3-23 05:56:35