强韧性能控制资料课件

强韧性能控制资料Lesson FiveLesson Five第四章第四章第四章第四章 钢材的性能控制钢材的性能控制钢材的性能控制钢材的性能控制主要内容主要内容Main ContentMain Contentn n金属的强化机制金属的强化机制金属的强化机制金属的强化机制 n n强韧性能控制强韧性能控制强韧性能控制强韧性能控制n n冲压性能控制冲压性能控制冲压性能控制冲压性能控制n n电磁性能控制电磁性能控制电磁性能控制电磁性能控制n n热强性能控制热强性能控制热强性能控制热强性能控制2024/6/172024/6/172 2Lesson FiveLesson Five4.1 4.1 金属的强化机制金属的强化机制n n晶界强化晶界强化晶界强化晶界强化 n n形变强化形变强化形变强化形变强化n n固溶强化固溶强化固溶强化固溶强化n n分散强化分散强化分散强化分散强化2024/6/172024/6/173 3Lesson FiveLesson Five4.1.1 4.1.1 晶界强化晶界强化多晶体晶界的特征多晶体晶界的特征n n在多晶体金属内存在有大量的晶界在多晶体金属内存在有大量的晶界n n在晶界上原子排列的正常结构遭到破坏，存在有大量的晶格缺陷在晶界上原子排列的正常结构遭到破坏，存在有大量的晶格缺陷n n在在晶晶界界及及其其附附近近的的区区域域通通常常偏偏聚聚着着比比平平均均浓浓度度高高得得多多的的异异类类原原子子，在在某某些些情情况况下下晶晶界界上上还含有第二相或夹杂物。还含有第二相或夹杂物。2024/6/172024/6/174 4Lesson FiveLesson Five2024/6/172024/6/175 5Lesson FiveLesson Fiven n在在多多晶晶体体中中由由于于有有晶晶界界存存在在，其其变变形形是是不不均均匀匀的的，晶晶界界处处不不易易产产生生塑塑性性变变形形，而而晶晶粒粒内内部部则容易变形。则容易变形。n n不不同同的的晶晶粒粒由由于于其其取取向向不不同同，也也不不是是同同时时发发生生塑塑性性变变形形的的。滑滑移移首首先先是是在在取取向向有有利利的的晶晶粒粒内出现。内出现。造成变形有很大的不均匀性造成变形有很大的不均匀性 2024/6/172024/6/176 6Lesson FiveLesson Five多晶体变形的竹节现象多晶体变形的竹节现象 晶粒变形的整体性晶粒变形的整体性 2024/6/172024/6/177 7Lesson FiveLesson Five多晶体的强度一般要比单晶体为高多晶体的强度一般要比单晶体为高多晶体的强度一般要比单晶体为高多晶体的强度一般要比单晶体为高n n晶晶界界的的存存在在，使使得得滑滑移移难难以以从从一一个个晶晶粒粒直直接接传传播播到到有有取取向向差差异异的的另另一一个个晶晶粒粒上上，为为了了使使邻邻近的晶粒也发生滑移，就必须要加大外力。近的晶粒也发生滑移，就必须要加大外力。n n多多晶晶体体晶晶粒粒的的变变形形必必须须要要满满足足连连续续性性的的条条件件。当当一一个个晶晶粒粒的的形形状状发发生生变变化化时时必必须须要要有有邻邻近近晶晶粒粒的的协同动作。协同动作。2024/6/172024/6/178 8Lesson FiveLesson Fiven n多多晶晶体体晶晶粒粒越越细细小小，相相对对来来说说晶晶界界所所占占的的体体积积要要越越大大，金金属属强强度度也也相相应应提提高高。即即金金属属的的强强度是与晶粒大小有关的。度是与晶粒大小有关的。n n所所以以“细细化化晶晶粒粒”一一直直为为材材料料界界研研究究者者所所追追求求，比比如如日日本本、韩韩国国的的“超超级级钢钢”计计划划，我我国国的新一代钢铁材料研究等。的新一代钢铁材料研究等。东北大学王国栋院士获2005年国家科技进步一等奖，其主要研究内容即为普碳钢生产高级别汽车板用钢。2024/6/172024/6/179 9Lesson FiveLesson Five 晶粒晶粒1由于外加切应力的作用，其位错源开动，发出大量位错。当这些位错滑移到晶界附近时塞由于外加切应力的作用，其位错源开动，发出大量位错。当这些位错滑移到晶界附近时塞积，引起应力集中，使得在晶粒积，引起应力集中，使得在晶粒2或晶粒或晶粒3中距离约为中距离约为r的位错源也开动。的位错源也开动。2024/6/172024/6/171010Lesson FiveLesson Five晶粒尺寸不同的铝的拉伸曲线晶粒尺寸不同的铝的拉伸曲线2024/6/172024/6/171111Lesson FiveLesson Fiven n晶晶界界强强化化是是一一种种能能够够同同时时提提高高强强度度而而不不损损失失韧韧性性的的有有效效的的强强化化手手段段。晶晶界界强强化化的的本本质质在在于于晶界对位错运动的阻碍作用，是属于源硬化一类的。晶界对位错运动的阻碍作用，是属于源硬化一类的。2024/6/172024/6/171212Lesson FiveLesson Five 晶界对滑移的阻碍作用在以下两种情况下显得比较突出：晶界对滑移的阻碍作用在以下两种情况下显得比较突出：n n一一是是当当金金属属的的摩摩擦擦阻阻力力比比较较小小，如如在在充充分分退退火火的的很很纯纯的的金金属属中中，由由于于在在金金属属组组织织中中的的位位错错密度较小，杂质原子的钉扎作用也不大，就比较容易看到晶粒细化对强度的改善；密度较小，杂质原子的钉扎作用也不大，就比较容易看到晶粒细化对强度的改善；n n二二是是当当晶晶粒粒尺尺寸寸足足够够小小，使使HallHallPetchPetch关关系系式式中中晶晶粒粒细细化化对对强强度度的的升升高高的的作作用用迅迅速速增增大大的的时候。时候。2024/6/172024/6/171313Lesson FiveLesson Five4.1.2 4.1.2 形变强化形变强化n n金金金金属属属属的的的的变变变变形形形形主主主主要要要要是是是是通通通通过过过过原原原原有有有有位位位位错错错错的的的的运运运运动动动动和和和和许许许许多多多多附附附附加加加加位位位位错错错错的的的的产产产产生生生生（例例例例如如如如，FrankFrankReadRead源源源源的的的的作作作作用用用用）而而而而进进进进行行行行。虽虽虽虽然然然然对对对对形形形形变变变变强强强强化化化化还还还还没没没没有有有有充充充充分分分分的的的的了了了了解解解解，但但但但其其其其基基基基本本本本特特特特征征征征是是是是给给给给定定定定的的的的位位位位错错错错在在在在运运运运动动动动中中中中受其邻近位错所造成的受其邻近位错所造成的受其邻近位错所造成的受其邻近位错所造成的“障碍物障碍物障碍物障碍物”所阻碍。所阻碍。所阻碍。所阻碍。n n在在在在多多多多晶晶晶晶体体体体材材材材料料料料中中中中，位位位位错错错错间间间间的的的的相相相相互互互互干干干干扰扰扰扰特特特特别别别别显显显显著著著著，这这这这是是是是由由由由于于于于几几几几何何何何学学学学上上上上的的的的要要要要求求求求，在在在在每每每每一一一一个个个个晶晶晶晶粒粒粒粒中中中中至至至至少少少少要要要要有有有有五五五五个个个个滑滑滑滑移移移移系系系系同同同同时时时时开开开开动动动动，晶晶晶晶粒粒粒粒才才才才能能能能任任任任意意意意地地地地改改改改变变变变形形形形状状状状，每每每每个个个个晶晶晶晶粒粒粒粒的的的的晶晶晶晶界界界界仍仍仍仍保保保保持持持持连连连连续续续续性。性。性。性。n n晶界，它是另一种类型的障碍物，使位错产生塞积。晶界，它是另一种类型的障碍物，使位错产生塞积。晶界，它是另一种类型的障碍物，使位错产生塞积。晶界，它是另一种类型的障碍物，使位错产生塞积。2024/6/172024/6/171414Lesson FiveLesson Five冷加工变形后金属的电镜组织冷加工变形后金属的电镜组织铜的层错能高，大变形后形成亚晶；而不锈钢的低，位错分布仍均匀不锈钢不锈钢小变形铜单晶小变形铜单晶大变形铜单晶大变形铜单晶2024/6/172024/6/171515Lesson FiveLesson Fiven n密密排排六六方方点点阵阵的的单单晶晶体体：变变形形时时仅仅是是其其主主滑滑移移系系起起作作用用，作作用用的的位位错错限限制制在在一一组组单单一一的的平平行行平平面面上上，而而最最终终它它们们将将在在自自由由表表面面移移出出晶晶体体。这这样样，位位错错密密度度及及其其相相互互干干扰扰的的范范围围就就比比较小，因而应变硬化也小。较小，因而应变硬化也小。n n面面心心立立方方和和体体心心立立方方点点阵阵的的合合金金，不不论论在在单单晶晶体体中中还还是是在在多多晶晶体体中中，都都允允许许许许多多滑滑移移系系开开动动。相相互互作作用用的的位位错错成成为为其其它它位位错错运运动动的的障障碍碍，使使其其它它位位错错依依次次塞塞积积，从从而而增增加加了了继继续续变变形所需的切应力，导致强化。形所需的切应力，导致强化。2024/6/172024/6/171616Lesson FiveLesson Five4.1.3 4.1.3 固溶强化固溶强化n n一般，固溶体的强度总是要高于其基本金属的强度。一般，固溶体的强度总是要高于其基本金属的强度。n n在在多多数数合合金金系系中中固固溶溶度度是是有有限限的的。一一般般来来说说，固固溶溶度度越越有有限限，单单位位浓浓度度的的溶溶质质原原子子所所引引起起的晶格畸变也越大，从而对屈服强度的提高也越大。的晶格畸变也越大，从而对屈服强度的提高也越大。2024/6/172024/6/171717Lesson FiveLesson Fiven nAuAu和和AgAg在在整整个个成成分分范范围围内内形形成成连连续续固固溶溶体体。AuAu和和AgAg形形成成固固溶溶体体后后，其其强强度度要要比比纯纯金金属属时时为为高高，并并其其最最大大值值在在曲曲线线的的中中点点部分。部分。2024/6/172024/6/171818Lesson FiveLesson Fiven n在一般的稀固溶体中，流变（屈服）应力随溶质浓度的变化可用下式表示在一般的稀固溶体中，流变（屈服）应力随溶质浓度的变化可用下式表示式中s为合金的流变应力，s0为纯金属的流变应力，c为溶质的原子浓度，k和m均为常数。合金元素的硬化能力较弱时m=1，硬化能力强时m=1/2。2024/6/172024/6/171919Lesson FiveLesson Five固溶强化的机理固溶强化的机理固溶强化的机理固溶强化的机理n n位位错错钉钉扎扎机机制制。位位错错被被可可运运动动的的溶溶质质原原子子钉钉扎扎而而造造成成强强化化。这这种种钉钉扎扎主主要要是是在在合合金金开开始始屈屈服时起作用；服时起作用；n n摩摩擦擦机机制制。运运动动的的位位错错受受到到相相对对不不动动的的溶溶质质原原子子所所引引起起的的内内应应力力场场的的阻阻碍碍，而而增增加加了了位位错错运动的阻力；运动的阻力；n n结结构构机机制制。溶溶质质原原子子通通过过影影响响合合金金中中的的位位错错结结构构，而而间间接接地地影影响响使使位位错错运运动动所所需需应应力力的的大大小。小。2024/6/172024/6/172020Lesson FiveLesson Five4.1.4 4.1.4 分散强化分散强化n n当当在在合合金金组组织织中中含含有有一一定定数数量量的的分分散散的的异异相相粒粒子子时时，对对位位错错的的运运动动起起阻阻碍碍作作用用，可可使使其其强强度有很大的提高。这种由第二相分散质点造成的强化过程统称为分散强化（或弥散强化）。度有很大的提高。这种由第二相分散质点造成的强化过程统称为分散强化（或弥散强化）。2024/6/172024/6/172121Lesson FiveLesson Five位错跨过障碍的运动方式位错跨过障碍的运动方式位错跨过障碍的运动方式位错跨过障碍的运动方式n n位错切过第二相质点位错切过第二相质点n n位错绕过第二相质点位错绕过第二相质点2024/6/172024/6/172222Lesson FiveLesson Five4.2 4.2 强韧性能控制强韧性能控制n n控制轧制的概念控制轧制的概念n n强韧性的概念强韧性的概念n n影响强韧性能的主要因素影响强韧性能的主要因素n n轧制工艺参数控制轧制工艺参数控制2024/6/172024/6/172323Lesson FiveLesson Five4.2.1 4.2.1 控制轧制的概念控制轧制的概念控制轧制的概念控制轧制的概念n n控控控控制制制制轧轧轧轧制制制制是是是是指指指指从从从从轧轧轧轧前前前前的的的的加加加加热热热热到到到到最最最最后后后后轧轧轧轧制制制制道道道道次次次次结结结结束束束束为为为为止止止止的的的的整整整整个个个个轧轧轧轧制制制制过过过过程程程程实实实实现现现现最最最最佳佳佳佳控控控控制制制制，以以以以使使使使钢材获得预期良好性能的轧制方法。钢材获得预期良好性能的轧制方法。钢材获得预期良好性能的轧制方法。钢材获得预期良好性能的轧制方法。2024/6/172024/6/172424Lesson FiveLesson Fiven n控制轧制由三个阶段组成控制轧制由三个阶段组成控制轧制由三个阶段组成控制轧制由三个阶段组成的模型图和各阶段的组织的模型图和各阶段的组织的模型图和各阶段的组织的模型图和各阶段的组织变化变化变化变化2024/6/172024/6/172525Lesson FiveLesson Five控制轧制的三个阶段控制轧制的三个阶段控制轧制的三个阶段控制轧制的三个阶段n n奥氏体奥氏体奥氏体奥氏体g g g g再结晶区轧制再结晶区轧制再结晶区轧制再结晶区轧制n n奥氏体奥氏体奥氏体奥氏体g g g g未再结晶区轧制未再结晶区轧制未再结晶区轧制未再结晶区轧制n n（g g g ga a a a）两相区轧制）两相区轧制）两相区轧制）两相区轧制2024/6/172024/6/172626Lesson FiveLesson Five奥氏体奥氏体奥氏体奥氏体g g g g再结晶区轧制再结晶区轧制再结晶区轧制再结晶区轧制950 950 n n在在在在高高高高温温温温轧轧轧轧制制制制后后后后急急急急速速速速进进进进行行行行再再再再结结结结晶晶晶晶。在在在在这这这这个个个个阶阶阶阶段段段段把把把把由由由由于于于于加加加加热热热热发发发发生生生生粗粗粗粗化化化化的的的的初初初初期期期期晶晶晶晶粒粒粒粒(200(200500m)500m)通通通通过过过过反反反反复复复复轧轧轧轧制制制制再再再再结结结结晶晶晶晶进进进进行行行行细细细细化化化化，这这这这是是是是再再再再结结结结晶晶晶晶区区区区轧轧轧轧制制制制的的的的主主主主要要要要目目目目的的的的，950950以以以以上上上上的的的的温温温温度度度度范围属于这个区域。范围属于这个区域。范围属于这个区域。范围属于这个区域。n n然然然然而而而而，通通通通过过过过再再再再结结结结晶晶晶晶区区区区的的的的轧轧轧轧制制制制不不不不能能能能使使使使再再再再结结结结晶晶晶晶g g g g晶晶晶晶粒粒粒粒直直直直径径径径得得得得到到到到无无无无限限限限地地地地减减减减小小小小，并并并并存存存存在在在在其其其其决决决决定定定定于于于于化化化化学学学学成成成成分分分分和和和和初初初初期期期期晶晶晶晶粒粒粒粒直直直直径径径径的的的的极极极极限限限限值值值值。再再再再结结结结晶晶晶晶区区区区轧轧轧轧制制制制是是是是通通通通过过过过再再再再结结结结晶晶晶晶进进进进行行行行g g g g晶晶晶晶粒粒粒粒细细细细化化化化处处处处理理理理，从从从从这这这这种种种种意意意意义上说，是控制轧制的准备阶段。义上说，是控制轧制的准备阶段。义上说，是控制轧制的准备阶段。义上说，是控制轧制的准备阶段。n n通常的热轧工序在这个再结晶区轧制终了。通常的热轧工序在这个再结晶区轧制终了。通常的热轧工序在这个再结晶区轧制终了。通常的热轧工序在这个再结晶区轧制终了。2024/6/172024/6/172727Lesson FiveLesson Five奥氏体奥氏体g g未再结晶区轧制未再结晶区轧制（950950A Ar3r3）n n在在在在g g g g温温温温度度度度区区区区间间间间，当当当当轧轧轧轧制制制制温温温温度度度度降降降降低低低低到到到到950950以以以以下下下下时时时时，g g g g的的的的再再再再结结结结晶晶晶晶被被被被抑抑抑抑制制制制。此此此此时时时时，随随随随着着着着压压压压下下下下量量量量的的的的增增增增加加加加，g g g g晶晶晶晶粒粒粒粒伸伸伸伸长长长长，同同同同时时时时晶晶晶晶粒粒粒粒内内内内产产产产生生生生大大大大量量量量变变变变形形形形带带带带。g g g g /a a a a 相相相相变变变变时时时时在在在在g g g g晶晶晶晶粒粒粒粒界界界界和和和和变变变变形形形形带带带带上上上上都都都都同同同同等等等等地地地地产产产产生生生生a a a a核核核核，a a a a的的的的形形形形核核核核点点点点增增增增多多多多，a a a a晶晶晶晶粒粒粒粒进进进进一一一一步步步步细细细细化化化化。因因因因此此此此，在在在在g g g g未未未未再再再再结结结结晶晶晶晶区区区区进进进进行行行行轧轧轧轧制制制制时时时时由由由由于变形带的产生，实质上是分解了于变形带的产生，实质上是分解了于变形带的产生，实质上是分解了于变形带的产生，实质上是分解了g g g g晶粒。晶粒。晶粒。晶粒。2024/6/172024/6/172828Lesson FiveLesson Five（g ga a）两相区轧制（）两相区轧制（A Ar3r3 ）n n在在在在A Ar3r3点点点点以以以以下下下下的的的的(g g g g十十十十a a a a)双双双双相相相相区区区区轧轧轧轧制制制制时时时时，未未未未相相相相变变变变的的的的g g g g晶晶晶晶粒粒粒粒更更更更加加加加伸伸伸伸长长长长，在在在在晶晶晶晶粒粒粒粒内内内内形形形形成成成成变变变变形形形形带带带带，另另另另一一一一方方方方面面面面，相相相相变变变变后后后后的的的的a a a a晶晶晶晶粒粒粒粒在在在在受受受受压压压压下下下下时时时时在在在在晶晶晶晶粒粒粒粒内内内内形形形形成成成成亚亚亚亚结结结结构构构构。在在在在轧轧轧轧后后后后的的的的冷冷冷冷却却却却过过过过程程程程中中中中前前前前者者者者发发发发生生生生相变变成了微细的多边化晶粒，而后者因处于回复状态，变成内部包含亚晶粒的相变变成了微细的多边化晶粒，而后者因处于回复状态，变成内部包含亚晶粒的相变变成了微细的多边化晶粒，而后者因处于回复状态，变成内部包含亚晶粒的相变变成了微细的多边化晶粒，而后者因处于回复状态，变成内部包含亚晶粒的a a a a晶粒。晶粒。晶粒。晶粒。n n双双双双相相相相区区区区轧轧轧轧制制制制材材材材料料料料具具具具有有有有大大大大倾倾倾倾角角角角晶晶晶晶粒粒粒粒和和和和亚亚亚亚晶晶晶晶粒粒粒粒的的的的混混混混合合合合组组组组织织织织。这这这这种种种种包包包包含含含含亚亚亚亚晶晶晶晶粒粒粒粒的的的的混混混混合合合合组组组组织织织织可可可可使使使使强强强强度增大。亚晶粒的形成也有使脆性转变温度下降的效果。度增大。亚晶粒的形成也有使脆性转变温度下降的效果。度增大。亚晶粒的形成也有使脆性转变温度下降的效果。度增大。亚晶粒的形成也有使脆性转变温度下降的效果。2024/6/172024/6/172929Lesson FiveLesson Fiven n控控制制轧轧制制具具有有常常规规轧轧制制方方法法所所不不具具备备的的突突出出优优点点。许许多多试试验验资资料料表表明明，用用控控制制轧轧制制方方法法生生产产的的钢钢材材其其强强度度与与韧韧性性等等综综合合性性能能不不仅仅比比常常规规的的热热轧轧后后的的钢钢材材为为好好，而而且且也也比比某某些些经经过过常常规热处理的钢材为好。规热处理的钢材为好。2024/6/172024/6/173030Lesson FiveLesson Five36CrSi钢经控轧控冷工艺和一般轧制工艺后的力学性能比较钢经控轧控冷工艺和一般轧制工艺后的力学性能比较2024/6/172024/6/173131Lesson FiveLesson Five4.2.2 4.2.2 强韧性的概念强韧性的概念强韧性的概念强韧性的概念n n强强韧韧性性是是指指金金属属材材料料的的强强度度和和韧韧性性而而言言。衡衡量量金金属属材材料料强强度度的的指指标标有有屈屈服服极极限限、抗抗拉拉强强度度等。但常用者为屈服强度。衡量韧性的指标可有冲击韧性和脆性转变温度等。等。但常用者为屈服强度。衡量韧性的指标可有冲击韧性和脆性转变温度等。2024/6/172024/6/173232Lesson FiveLesson Five冲击韧性或冲击功冲击韧性或冲击功冲击韧性或冲击功冲击韧性或冲击功n n冲冲击击功功的的大大小小，一一般般是是用用冲冲击击弯弯曲曲试试验验方方法法将将试试样样冲冲断断时时所所消消耗耗的的功功来来确确定定。这这样样，试试样样断裂时所消耗的功断裂时所消耗的功A A k k可由三部分组成：可由三部分组成：(1)(1)消耗于试样弹性变形的弹性功消耗于试样弹性变形的弹性功A A e e ；(2)(2)消耗于试样塑性变形的塑性功消耗于试样塑性变形的塑性功A A p p ；(3)(3)裂纹出现后，消耗于裂纹的发展以致完全断裂的斯裂功裂纹出现后，消耗于裂纹的发展以致完全断裂的斯裂功A A d d 。A A k k A A e e+A A p p+A A d d2024/6/172024/6/173333Lesson FiveLesson Fiven n对对于于不不同同材材料料，冲冲击击时时所所消消耗耗的的总总功功可可能能相相同同，但但其其中中弹弹性性功功、塑塑性性功功和和撕撕裂裂功功三三者者所所占占的比例却可能相差很大。的比例却可能相差很大。n n弹性功弹性功是表示材料在开始塑性变形前所吸收的变形能的大小；是表示材料在开始塑性变形前所吸收的变形能的大小；n n塑塑性性功功是是表表示示材材料料开开始始塑塑性性变变形形以以后后以以及及进进一一步步发发展展直直到到裂裂纹纹形形成成以以前前，所所吸吸收收的的变变形能的大小；形能的大小；n n撕裂功撕裂功表示裂纹发展直到完全断裂所吸收的变形能。表示裂纹发展直到完全断裂所吸收的变形能。2024/6/172024/6/173434Lesson FiveLesson Five材料所表现的材料所表现的“韧韧”、“脆脆”n n如果材料有较大的塑性功，则表现为断裂前有显著的塑性变形。如果材料有较大的塑性功，则表现为断裂前有显著的塑性变形。如果材料有较大的塑性功，则表现为断裂前有显著的塑性变形。如果材料有较大的塑性功，则表现为断裂前有显著的塑性变形。n n如如如如果果果果材材材材料料料料有有有有很很很很大大大大的的的的撕撕撕撕裂裂裂裂功功功功，则则则则表表表表现现现现为为为为裂裂裂裂纹纹纹纹发发发发展展展展很很很很慢慢慢慢，在在在在断断断断口口口口附附附附近近近近有有有有明明明明显显显显的的的的塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形，而而而而且且且且断口为纤维状。断口为纤维状。断口为纤维状。断口为纤维状。n n如如如如果果果果A A k k值值值值相相相相同同同同，但但但但塑塑塑塑性性性性功功功功很很很很小小小小，撕撕撕撕裂裂裂裂功功功功几几几几乎乎乎乎没没没没有有有有，则则则则材材材材料料料料在在在在断断断断裂裂裂裂时时时时，将将将将无无无无明明明明显显显显塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形，并且断裂出现后，突然断裂，断裂面为晶粒状，因此表现为脆性断裂。并且断裂出现后，突然断裂，断裂面为晶粒状，因此表现为脆性断裂。并且断裂出现后，突然断裂，断裂面为晶粒状，因此表现为脆性断裂。并且断裂出现后，突然断裂，断裂面为晶粒状，因此表现为脆性断裂。n n因因因因此此此此 A A k k值值值值的的的的大大大大小小小小，并并并并不不不不能能能能完完完完全全全全清清清清楚楚楚楚地地地地表表表表明明明明材材材材料料料料的的的的韧韧韧韧和和和和脆脆脆脆。实实实实际际际际上上上上，塑塑塑塑性性性性功功功功、撕撕撕撕裂裂裂裂功功功功，特特特特别是撕裂功的大小，才能真正地显示材料的韧脆情况。别是撕裂功的大小，才能真正地显示材料的韧脆情况。别是撕裂功的大小，才能真正地显示材料的韧脆情况。别是撕裂功的大小，才能真正地显示材料的韧脆情况。2024/6/172024/6/173535Lesson FiveLesson Five冲击值温度曲线示意图冲击值温度曲线示意图2024/6/172024/6/173636Lesson FiveLesson Five4.2.3 4.2.3 影响强韧性的因素影响强韧性的因素影响强韧性的因素影响强韧性的因素n n晶粒的大小晶粒的大小n n珠光体的数量、大小及分布珠光体的数量、大小及分布n nNbNb、V V、TiTi等合金元素的作用等合金元素的作用2024/6/172024/6/173737Lesson FiveLesson Five晶粒的大小晶粒的大小晶粒的大小晶粒的大小n n随着晶粒尺寸的减小，金随着晶粒尺寸的减小，金属的屈服极限升高，脆性属的屈服极限升高，脆性转变温度下降。转变温度下降。2024/6/172024/6/173838Lesson FiveLesson Fiven n晶粒越细，晶界越多，对位错运动的阻碍越晶粒越细，晶界越多，对位错运动的阻碍越大（滑移从某一晶粒转移到相邻晶粒）大（滑移从某一晶粒转移到相邻晶粒）n n晶粒越细，晶粒内部的位错源越少晶粒越细，晶粒内部的位错源越少n n晶粒越细，位错在晶界处塞积而引起的应力集中越小且分散，不容易产生晶粒越细，位错在晶界处塞积而引起的应力集中越小且分散，不容易产生微裂纹，韧性提高微裂纹，韧性提高2024/6/172024/6/173939Lesson FiveLesson Five珠光体的数量、大小及分布珠光体的数量、大小及分布珠光体的数量、大小及分布珠光体的数量、大小及分布n n珠珠光光体体为为渗渗碳碳体体与与铁铁素素体体所所组组成成的的混混合合物物。在在通通常常的的情情况况下下，珠珠光光体体中中的的渗渗碳碳体体与与铁铁素素体体成成相相间间排排列列而而构构成成片片层层状状组组织织。在在一一定定的的条条件件下下，珠珠光光体体中中的的渗渗碳碳体体可可呈呈颗颗粒粒状状，称称为为粒粒状珠光体。状珠光体。n n一般来说，珠光体的体积百分数增大时，使钢材硬化，从而导致钢的韧性变坏。一般来说，珠光体的体积百分数增大时，使钢材硬化，从而导致钢的韧性变坏。2024/6/172024/6/174040Lesson FiveLesson Five控制轧制控制轧制0.8%Mn低碳结构钢的珠光体量，铁素体晶粒直径对脆性转变温度的低碳结构钢的珠光体量，铁素体晶粒直径对脆性转变温度的影响影响2024/6/172024/6/174141Lesson FiveLesson FiveNbNb、V V、TiTi等合金元素的作用等合金元素的作用等合金元素的作用等合金元素的作用n n铌铌、钒钒、钛钛等等合合金金元元素素皆皆与与碳碳、氮氮有有极极强强的的亲亲合合力力，能能够够形形成成极极为为稳稳定定的的碳碳氮氮化化物物。在在钢钢中都有细化晶粒，提高晶粒粗化温度的作用，并对强度和韧性也各自有其不同的影响。中都有细化晶粒，提高晶粒粗化温度的作用，并对强度和韧性也各自有其不同的影响。2024/6/172024/6/174242Lesson FiveLesson Fiven n延延延延迟迟迟迟再再再再结结结结晶晶晶晶和和和和阻阻阻阻碍碍碍碍再再再再结结结结晶晶晶晶后后后后的的的的晶晶晶晶粒粒粒粒长长长长大大大大，铌铌铌铌对对对对再再再再结结结结晶晶晶晶的的的的抑抑抑抑制制制制作作作作用用用用甚甚甚甚为为为为明明明明显显显显。在在在在g g g g区区区区域域域域内内内内进进进进行行行行热热热热加加加加工工工工时时时时，将将将将会会会会产产产产生生生生应应应应变变变变诱诱诱诱引引引引析析析析出出出出，如如如如析析析析出出出出NbCNbC、V Vk kC C3 3等等等等，这这这这种种种种析析析析出出出出可可可可在在在在受受受受到到到到热热热热加加加加工工工工的的的的g g g g晶晶晶晶界界界界、亚晶界上进行。由于这种析出而使再结晶受到延迟。亚晶界上进行。由于这种析出而使再结晶受到延迟。亚晶界上进行。由于这种析出而使再结晶受到延迟。亚晶界上进行。由于这种析出而使再结晶受到延迟。n n细细细细化化化化晶晶晶晶粒粒粒粒，提提提提高高高高晶晶晶晶粒粒粒粒粗粗粗粗化化化化温温温温度度度度。NbNb、V V等等等等合合合合金金金金元元元元素素素素皆皆皆皆有有有有细细细细化化化化晶晶晶晶粒粒粒粒和和和和提提提提高高高高晶晶晶晶粒粒粒粒粗粗粗粗化化化化温温温温度度度度的的的的良良良良好好好好作用（与控制轧制结合）。作用（与控制轧制结合）。作用（与控制轧制结合）。作用（与控制轧制结合）。n n产产产产生生生生析析析析出出出出硬硬硬硬化化化化。如如如如前前前前所所所所述述述述，在在在在钢钢钢钢中中中中加加加加入入入入NbNb、V V、TiTi等等等等合合合合金金金金元元元元素素素素后后后后皆皆皆皆可可可可形形形形成成成成碳碳碳碳氮氮氮氮化化化化物物物物。其其其其所所所所产产产产生生生生的的的的强强强强化化化化作作作作用用用用与与与与析析析析出出出出碳碳碳碳化化化化物物物物质质质质点点点点的的的的大大大大小小小小有有有有关关关关。当当当当析析析析出出出出物物物物微微微微细细细细而而而而阻阻阻阻碍碍碍碍位位位位错错错错运运运运动动动动时时时时，可可可可使使使使金金金金属属属属的的的的强度提高。强度提高。强度提高。强度提高。2024/6/172024/6/174343Lesson FiveLesson Five4.2.4 4.2.4 轧制工艺参数控制轧制工艺参数控制轧制工艺参数控制轧制工艺参数控制n n温度参数：加热温度、轧制温度、冷却开始和终了温度温度参数：加热温度、轧制温度、冷却开始和终了温度n n速度参数：变形速度、冷却速度速度参数：变形速度、冷却速度n n变形程度参数：总变形程度、道次变形程度变形程度参数：总变形程度、道次变形程度(特别是终轧道次变形程度特别是终轧道次变形程度)n n时间参数：道次间的间隙时间、变形终了到开始急冷的时间时间参数：道次间的间隙时间、变形终了到开始急冷的时间2024/6/172024/6/174444Lesson FiveLesson Five轧制时奥氏体及铁素体组织变化轧制时奥氏体及铁素体组织变化2024/6/172024/6/174545Lesson FiveLesson Five变形温度的控制变形温度的控制变形温度的控制变形温度的控制n n钢钢钢钢在在在在轧轧轧轧前前前前进进进进行行行行加加加加热热热热时时时时可可可可进进进进行行行行碳碳碳碳氮氮氮氮化化化化物物物物(或或或或氮氮氮氮化化化化物物物物)的的的的溶溶溶溶解解解解和和和和奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体晶晶晶晶粒粒粒粒的的的的长长长长大大大大两两两两个个个个过过过过程程程程。奥奥奥奥氏体晶粒的尺寸决定于剩余相质点的溶解度氏体晶粒的尺寸决定于剩余相质点的溶解度氏体晶粒的尺寸决定于剩余相质点的溶解度氏体晶粒的尺寸决定于剩余相质点的溶解度n n轧前奥氏体晶粒尺寸主要决定于加热温度和形成碳化物的微量合金元素的含量轧前奥氏体晶粒尺寸主要决定于加热温度和形成碳化物的微量合金元素的含量轧前奥氏体晶粒尺寸主要决定于加热温度和形成碳化物的微量合金元素的含量轧前奥氏体晶粒尺寸主要决定于加热温度和形成碳化物的微量合金元素的含量n n降低轧前加热温度，促进轧制前后组织的细化，改善了钢的强韧性。降低轧前加热温度，促进轧制前后组织的细化，改善了钢的强韧性。降低轧前加热温度，促进轧制前后组织的细化，改善了钢的强韧性。降低轧前加热温度，促进轧制前后组织的细化，改善了钢的强韧性。2024/6/172024/6/174646Lesson FiveLesson Five终轧温度终轧温度终轧温度终轧温度n n随随随随着着着着终终终终轧轧轧轧温温温温度度度度的的的的降降降降低低低低，所所所所有有有有钢钢钢钢的的的的屈屈屈屈服服服服极极极极限限限限都都都都升升升升高高高高。这这这这是是是是由由由由于于于于获获获获得得得得了了了了比比比比较较较较细细细细小小小小的的的的铁铁铁铁素素素素体体体体晶晶晶晶粒粒粒粒的的的的结结结结果果果果。随随随随着着着着终终终终轧轧轧轧温温温温度度度度由由由由950950下下下下降降降降至至至至800800左左左左右右右右时时时时，脆脆脆脆性性性性转转转转变变变变温温温温度度度度也也也也下下下下降降降降。但但但但终终终终轧轧轧轧温温温温度度度度进进进进一一一一步步步步下下下下降降降降到到到到700700时时时时，脆脆脆脆性性性性转转转转变变变变温温温温度度度度反反反反而而而而升升升升高高高高。很很很很显显显显然然然然，在在在在轧轧轧轧制制制制过过过过程程程程中中中中所所所所形形形形成成成成的的的的铁铁铁铁素素素素体体体体本本本本身身身身产产产产生生生生了了了了变变变变形形形形，且且且且再再再再结结结结晶晶晶晶不不不不完完完完全全全全，从从从从而而而而使使使使抗抗抗抗冲冲冲冲击击击击能能能能力力力力下下下下降降降降。在在在在700700终终终终轧轧轧轧后后后后所所所所出出出出现现现现的的的的铁铁铁铁素体中产生了亚结构。素体中产生了亚结构。素体中产生了亚结构。素体中产生了亚结构。2024/6/172024/6/174747Lesson FiveLesson Five变形程度的控制变形程度的控制变形程度的控制变形程度的控制n n在在在在控控控控制制制制轧轧轧轧制制制制过过过过程程程程中中中中，一一一一般般般般随随随随变变变变形形形形程程程程度度度度的的的的增增增增加加加加，晶晶晶晶粒粒粒粒变变变变细细细细。从从从从而而而而使使使使钢钢钢钢材材材材的的的的强强强强度度度度升升升升高高高高，脆脆脆脆性性性性转转转转变温度下降。变温度下降。变温度下降。变温度下降。2024/6/172024/6/174848Lesson FiveLesson Five总变形程度对力学性能和晶粒度的影响总变形程度对力学性能和晶粒度的影响2024/6/172024/6/174949Lesson FiveLesson Five冷却速度的控制冷却速度的控制冷却速度的控制冷却速度的控制n n轧后的冷却速度对钢材的强韧性能有明显的影响。轧后的冷却速度对钢材的强韧性能有明显的影响。轧后的冷却速度对钢材的强韧性能有明显的影响。轧后的冷却速度对钢材的强韧性能有明显的影响。n n冷却速度低时，铁素体晶粒粗大。冷却速度低时，铁素体晶粒粗大。冷却速度低时，铁素体晶粒粗大。冷却速度低时，铁素体晶粒粗大。n n低的屈服极限与粗的铁素体晶粒相对应。低的屈服极限与粗的铁素体晶粒相对应。低的屈服极限与粗的铁素体晶粒相对应。低的屈服极限与粗的铁素体晶粒相对应。n n较低的冷却速度，脆性转变温度一般较高。较低的冷却速度，脆性转变温度一般较高。较低的冷却速度，脆性转变温度一般较高。较低的冷却速度，脆性转变温度一般较高。n n在过高的冷却速度下，于在过高的冷却速度下，于在过高的冷却速度下，于在过高的冷却速度下，于950950终轧的终轧的终轧的终轧的1.51.5MnMn钢材中含有贝氏体，使冲击韧性恶化。钢材中含有贝氏体，使冲击韧性恶化。钢材中含有贝氏体，使冲击韧性恶化。钢材中含有贝氏体，使冲击韧性恶化。2024/6/172024/6/175050Lesson FiveLesson Five课后作业课后作业课后作业课后作业HomeworkHomeworkn n在钢中含量甚微的在钢中含量甚微的NbNb、V V、TiTi等元素在控制轧制工艺中起何作用？等元素在控制轧制工艺中起何作用？n n对对C-MnC-Mn钢和钢和NbNb钢，若提高其强韧性能，在控制热轧工艺参数方面各有何不同？为什么？钢，若提高其强韧性能，在控制热轧工艺参数方面各有何不同？为什么？n n请解释教材请解释教材P57P57页图页图4 45 5，终轧温度对普通碳锰钢的力学性能的影响曲线，终轧温度对普通碳锰钢的力学性能的影响曲线 。2024/6/172024/6/175151谢谢观赏谢谢观赏