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控制軋制(CR)技術(shù)是不斷發(fā)展的,通常控制軋制后都采用加速冷卻,甚至熱軋后由高溫奧氏體區(qū)直接淬火也被廣泛應(yīng)用。

與傳統(tǒng)工藝相比,控制軋制+控制冷卻技術(shù)具有明顯的技術(shù)特點(diǎn),如圖1所示。

圖1  軋控冷與傳統(tǒng)工藝比較的示意圖

TMR-熱機(jī)械軋制;L-中間淬火;R-熱軋;AC-加速冷卻;CR-控制軋制;

N-正火;DQ-直接淬火;RQ-傳統(tǒng)加熱淬火;T-回火

典型的控制軋制有三個(gè)不同的溫度階段:再結(jié)晶區(qū)控軋、未再結(jié)晶區(qū)控軋和γ+α兩相區(qū)控軋。通常所說的控制軋制主要是指奧氏體未再結(jié)晶區(qū)的控制軋制。

奧氏體未再結(jié)晶區(qū)控制軋制的溫度在奧氏體再結(jié)晶終止溫度之下(約950℃~AR₃),處于奧氏體區(qū)溫度的下限范圍。在此溫度范圍內(nèi)軋制時(shí),奧氏體晶粒產(chǎn)生形變,但不發(fā)生再結(jié)晶,通過累積形變量,形成大量被拉長(zhǎng)的形變奧氏體。形變量越大,奧氏體晶粒內(nèi)產(chǎn)生的滑移帶和位錯(cuò)就越多,有效晶界面積增大,相變時(shí)在晶界和形變帶上鐵素體形核就越多。通過奧氏體未再結(jié)晶區(qū)的控制軋制改造了奧氏體,使奧氏體轉(zhuǎn)變成以位錯(cuò)、形變帶和胞狀組織等形式出現(xiàn)的形變累積奧氏體,從而增加了相變時(shí)鐵素體的形核位置和形核率,還可形變誘導(dǎo)產(chǎn)生鐵素體,使晶粒細(xì)化。奧氏體未再結(jié)晶區(qū)控軋后增大冷卻速度,也可增加鐵素體形核驅(qū)動(dòng)力、形核位置和形核率,使鐵素體晶粒進(jìn)一步細(xì)化。

一般地說,采用不同微合金化元素的微合金鋼,其軋制工藝也是不同的。對(duì)鈮微合金鋼來說,采用控制軋制工藝是比較適合的,而對(duì)釩微合金鋼來說,則采用再結(jié)晶控制軋制比較適合。但是,在很多情況下,例如管線鋼,采用V+Nb復(fù)合微合金化+控制軋制工藝也是很合適的。對(duì)于X60、X65、X70、X80等管線鋼,很多研究者均采用了V+Nb復(fù)合微合金化技術(shù)+控制軋制工藝也獲得了滿意的結(jié)果,如表1所示。

表1  Nb-V復(fù)合微合金化管線鋼成分(%)

在采用控制軋制工藝時(shí),如果在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制形變量不足時(shí),將會(huì)得到粗細(xì)不均的混晶鐵素體晶粒。對(duì)采用鈮、釩、鈦微合金化鋼來說,在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)控軋的形變量應(yīng)達(dá)到40%~50%或更大。通常含有鈮、釩、鈦微合金元素的鋼,再結(jié)晶溫度會(huì)升高,奧氏體未再結(jié)晶區(qū)擴(kuò)大,實(shí)現(xiàn)奧氏體未再結(jié)晶區(qū)的軋制是非常有利的。但是,在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)的軋制,由于溫度比較低,所以生產(chǎn)效率低;低溫下鋼的形變抗力大,對(duì)軋機(jī)的軋制力要求很高,傳統(tǒng)的老軋機(jī)必須進(jìn)行改造。

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