锻造组织要比铸造组织的塑性好吗？

①相组成的影响：单相组织（纯金属或固溶体）比多相组织具有更好的塑性。 由于多相组织中各相的性质不同，变形难度不同，导致变形和内应力分布不均匀，从而降低塑性。 例如，碳钢在高温下具有奥氏体单相组织，因此具有良好的塑性。 但在800℃左右转变为奥氏体和铁素体两相组织，塑性显着下降。 另外，复相组织中的脆性相也会大大降低其塑性。

②晶粒尺寸的影响：晶粒尺寸越小，金属的塑性越好。 由于在一定体积内，细晶金属的晶粒数量比粗晶金属多，因此塑性变形时有利取向的晶粒较多，变形能均匀地分布到各个晶粒； 而从各个晶粒的应力分布来看，当晶粒较细时，局部晶界的影响相对较大，因此晶粒中心处的应变与晶界处的应变之差为减少。 由于细晶粒金属的变形不均匀性越小，所产生的应力集中也必然越小，内应力分布越均匀，因此金属在断裂前所能承受的塑性变形量就越大。

③锻造结构比铸造结构具有更好的塑性。 铸造组织有粗大的柱状晶和偏析、夹杂、气泡、气孔等缺陷，降低了金属的塑性。 经过适当的锻造，粗大的柱状晶会被破碎，获得细晶组织，从而提高金属的塑性。

微量合金元素的影响：含有微合金元素的钢以C和/或N化合物的形式析出。

Z：温度补偿变形率系数。

从生产中控制奥氏体晶粒的角度来看，奥氏体动态再结晶与静态再结晶的主要区别在于，动态再结晶的晶粒尺寸仅受Z参数控制，而Z值由变形温度和变形速度决定。静态再结晶的晶粒尺寸不仅受变形温度和速度的影响，还受变形量、原始晶粒尺寸、停留时间等因素的影响。

对于低碳钢，在奥氏体转变过程中，需要终轧后的冷却过程来控制贝氏体转变。 需要适当控制和选择合适的终轧温度。

铁素体热加工变形与再结晶

为了达到在（A+F）两相区轧制提高材料强度和韧性的目的，两相区必须有一定的变形量（一般为20%左右）。

在获得细小的奥氏体晶粒后，如果能够通过加速冷却将转变推向较低的温度，那么这个较低的转变温度可以增加晶体成核的概率，改善晶界运动性能，从而使铁素体的体晶粒尺寸减小。

我们先明确一个概念：在铁碳相图中，GS曲线是：亚共析钢在平衡状态下的奥氏体化温度线，也称为：A3温度。 A3 随着碳含量的增加，温度逐渐降低。

Ac3——亚共析钢受热时奥氏体完成转变的临界温度线。 它是一条高于A3温度线的曲线。 （这是供暖）

Ar3----是钢冷却时奥氏体开始转变为铁素体或铁素体的临界温度线。 是低于A3温度线的曲线（这是冷却）

基体相：软、韧相连续

强化相：高强度、高硬度、不连续圆形、细小

合金相与显微组织的关系：

合金中的相是合金微观结构的一部分。 当合金中相的数量、尺寸、形状和分布发生变化时，显微组织也会发生变化，但相本身的结构和性能保持不变。 通过这种方式，我们将微观结构重新定义为合金中相的数量、尺寸、形状和分布。

铁碳相图的主要特征线

1、AC线：液态向奥氏体转变的起始线。 即：洛杉矶。

2、CD线：液态向渗碳体转变的起始线。 即：L-Fe3C I。ACD线统称为液相线，在这条线之上合金全部处于液相，“L”。 '

3、AE线：液态向奥氏体转变的结束线。

4. ECF水平线共晶线。

AECF线统称为固相线。 液态合金冷却至该线并全部结晶成固态。 这条线下方是固相区域。

5、ES线：又称Acm线，是碳在奥氏体中的溶解度曲线。 即：L-Fe3c 2#。

6、GS线：也叫A3线。

7、GP线：奥氏体向铁素体转变的终点线。

8. PSK水平共析线（727°C），也称为A1线。

9、PQ线：碳在铁氧体中的溶解度曲线。

低碳贝氏体钢和针状铁素体钢

贝氏体：奥氏体钢等温淬火后的产物。 是将钢件奥氏体化后快速冷却至贝氏体转变温度范围（260~400℃）保持等温，使奥氏体转变为贝氏体。 贝氏体具有高强度和韧性。 硬度相同时，贝氏体的耐磨性明显优于马氏体，可达马氏体的1～3倍。

贝氏体的组织形貌：

钢、铸铁及铁合金中的贝氏体组织形貌极其复杂，与贝氏体相变的中间转变特征直接相关。 钢中贝氏体本质上是以贝氏体铁素体为基体，与分布在其上的θ渗碳体（或ε碳化物）或残余奥氏体组成的有机组合。 它是由贝氏体铁素体（BF）、碳化物、残余奥氏体、马氏体等相组成的复杂整体组织。

1 超低碳钢贝氏体组织形貌

近年来碳含量

2 上贝氏体组织形貌

上贝氏体形成于贝氏体转变温度区（Bs~鼻温）上部，具有不同的形貌，包括羽状贝氏体、无碳贝氏体、粒状贝氏体等。

无碳贝氏体更容易出现在低碳和低合金钢中。 当上贝氏体组织中只有贝氏体铁素体和残余奥氏体而不含碳化物时，称为无碳化物贝氏体，或简称无碳贝氏体。

无碳贝氏体中的铁素体片多呈平行排列，其尺寸和间距较宽。 薄片之间是富碳奥氏体，或其冷却过程的产物。 35CrMo钢在950℃、530℃等温10分钟奥氏体化后，得到无碳贝氏体，其组成为贝氏体铁素体（BF）条带+残余奥氏体（γ'）。

贝氏体铁素体（α）的形状是不规则的。 并非全部呈条状，也有部分呈块状，也有部分BF与γ'界面呈锯齿状。 铁素体条之间存在富碳γ相。 随着碳含量增加且含有Cr、Mo合金元素，转变成α相后，比容增大，γ相受到挤压，因此富碳γ相趋于稳定，不能发生变化。并留下来。

在硅钢和铝钢中，由于Si和Al不溶于渗碳体，因此在没有Si和Al原子扩散走的情况下很难形成渗碳体。 因此，该类钢在上贝氏体转变过程中，不析出渗碳体，常在室温下残留残余奥氏体，形成无碳贝氏体。

在低碳合金钢中，贝氏体铁素体形成后，渗碳体尚未析出，奥氏体仍处于贝氏体铁素体之间，碳原子继续向奥氏体中扩散富集。 由于相变体积膨胀，贝氏体铁素体之间的富碳奥氏体受到应力并趋于稳定，最终残留形成无碳化物贝氏体。

粒状贝氏体，当过冷奥氏体在上贝氏体温度区等温时，贝氏体铁素体（BF）析出后，碳原子离开铁素体并扩散到奥氏体中，导致奥氏体体内富碳不均匀，并且其稳定性增加，难以继续转变为贝氏体铁素体。 这些奥氏体区一般呈粒状或条状，即所谓的岛状，分布在贝氏体铁素体基体上。 这种富碳奥氏体在冷却过程中可以部分转变为马氏体，形成所谓的（M/A）岛。 这种由BF+(M/A)岛组成的整体组织称为粒状贝氏体。

羽状上贝氏体，羽状贝氏体中存在渗碳体，属于碳化物贝氏体范畴，是经典的贝氏体组织。 近年来又有新的观察。 羽状上贝氏体由条状贝氏体铁素体和分布在条状之间的渗碳体组成。 经典上贝氏体的组织形态为羽毛状，为BF+θ-M3C的一体化组织。 GCr15钢奥氏体化后，在450℃等温40秒，然后水冷淬火，得到贝氏体+马氏体的一体化组织。

随着羽状贝氏体转变温度的降低和钢中含碳量的增加，片状铁素体（BF）变薄，位错密度增大，渗碳体片变薄，或颗粒变小、弥散。 度增加。

3 下贝氏体组织形貌

下贝氏体组织中还有无碳贝氏体和碳化贝氏体。 高碳钢和高合金铬钼钢中容易获得碳化物贝氏体组织。 在含Si元素较多的钢中，下贝氏体为无碳贝氏体。 下贝氏体形成于贝氏体转变温度区的下部（贝氏体C曲线的“鼻温度”以下）。 它呈条状或竹叶状，片片在交叉处相互交接。

轧制时保证总压下量为65%，并尽可能降低终轧温度（一般控制在700℃），这样可以有效继承奥氏体晶粒中的位错亚结构，防止析出颗粒粗化，从而充分发挥其补强作用。

微合金元素在控轧中的作用

铌、钒、钛，这些元素在元素周期表中排列比较接近，与碳、氮结合能力较强，形成碳化物、氮化物和碳氮化物。

FATT是韧脆转变温度，后面的数字表示测试温度。

例如FATT50：冲击试样断裂面分为纤维区、辐射区（晶体区）和剪切唇三部分。 在不同的测试温度下，三个区域之间的相对面积是不同的。 随着温度下降，纤维区面积突然减小，结晶区面积突然增大，材料由韧变脆。 通常将结晶面积占整个断裂面积50%时的温度称为tk，记为50%FATT，或FATT50%。

检测实验参见《GB/T 229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法》和《GB/T 12778-2008 金属夏比冲击断裂测定方法》

各种钢种冷却和终轧温度的确定

热加工过程中，变形终止温度对钢材的组织有重要影响。 变形终止温度越高，晶粒聚集和长大的倾向越强，生成的奥氏体晶粒也越粗大，因此应尽量降低成品时的变形终止温度，但一般不低于Ar3，即通过控制轧制和冷却手段来细化晶粒，提高产品质量。

低碳钢的变形终止温度应控制在800℃附近，最低不得低于750℃。

对于高碳钢，为防止形成网状渗碳体，成品时变形终止温度应控制在850℃左右。 如果变形终止温度和轧后快冷配合得好，就可以完全抑制共析渗碳体的析出，不出现网状渗碳体。 即使成型，也很薄，容易消除，不需要额外的步骤。

过共析碳钢和合金钢轧制后，多余的渗碳体形成沿晶界分布的渗碳体（碳化物）网络。 具有渗碳体网络的钢会降低冷变形能力并增加产生淬火裂纹的倾向。 钢材需要经过复杂的热处理来消除渗碳体网络，而热处理不能随时达到目的。 因此，需要创造条件使得轧制后的钢中不形成渗碳体网络。 可以实现低温最终轧制以及轧制后钢的相当快的冷却。

例如：GCr15在精轧机组前设有水冷装置，以降低终轧前的温度。 滚压后可快速冷却。 可吹入压缩空气，然后进入缓冷坑。

轧后缓慢冷却会产生粗大的铁素体晶粒，同时屈服点降低，脆性转变温度升高。 冷却速度与钢材的截面尺寸有关。 大断面钢材的快速冷却比较困难。 因此，对于同一牌号的钢材，大截面钢材的力学性能较低。 国外圆钢轧制后通常采用空冷。 这与国外钢材含气量低有直接关系。 在线水冷的效果会更好。 水冷圆钢规格为Ф75mm以下。 采用水冷技术往往会导致水冷管路过大。 时间越长，投资增加，但快速冷却有利于减少二次带组织，但当奥氏体晶粒粗大时，特别是钢中锰含量较高时，快速冷却可能形成魏氏铁sdsee。 因此，轧后快速冷却必须与较低的变形终止温度相协调。 当变形终止温度较低、奥氏体晶粒较小时，即使快速冷却也不会形成魏氏铁素体。

合金结构钢在中型轧机上轧制后，直径小于60mm的钢材在空气中堆冷，直径大于60mm的钢材在不加热的缓冷坑中冷却。 钢材在坑中冷却到100-150℃的时间应不少于30小时。

滚珠轴承钢有产生白点的倾向，因此滚针轴承钢在轧制后应缓慢冷却，或按规定制度进行热处理。 充电时温度不应低于700℃。 钢坯应放入坑中直至温度不低于700℃。 在100---200℃以上平均72小时，即使终轧温度较低，钢也会缓慢冷却，钢中会产生渗碳体网络。 缓冷时温度低于650℃时，不会形成渗碳体网络。 因此，为了避免渗碳体网络的形成，轧钢后的每根棒材都单独冷却，并尽可能快地直接冷却到650℃以下的温度。 为保证无渗碳体网格的球轴承钢的冷却速度由终轧变形温度决定，当终轧温度为900--950℃时，冷却速度不得小于45---50℃/min ，冷却速度不小于45---50℃/min。 随着终轧温度降低，冷却速度可降低。

通过在精轧机中控制适当的最终终轧温度（Ac3附近的温度）和匹配适当的压缩比（40%左右），低碳、中碳钢、合金钢、弹簧钢、轴承钢等合金钢得到理想的金相组织和最佳的机械性能。 为此，在棒材精轧机的最后两个机架前设置了水冷箱。 为了使快速冷却的轧件内外温度均匀，在棒材精整机组前安装了水冷箱。 设置温度均衡部分。

钢材轧制后，可分为以下几种冷却方式：

1.在空气中。

2. 导热系数低的材料。

3.在培养箱中。

4、没有加热设备的保温坑内。

5. 预热暖坑和炉子。

6、有暖气坑、炉灶。

7.在水中。

以下是代表性钢种的控轧和控冷方法：

1.轴承钢和弹簧钢

精轧要求在低温下完成，轧后需保温、缓冷。 为了防止网状碳化物析出，轴承钢轧制后先快冷，再缓冷。 轴承钢的终轧温度严格控制在800-850℃，以利于网状碳化物的破碎。 当终轧温度大于900℃时，可喷水使钢快速冷却至600---650℃（以防止网状碳化物继续析出），然后缓慢冷却。 为此，在精轧机前安装冷却水箱，以控制进入精轧机的轧件温度。

2、调质钢（淬火+高温回火双重处理）

调质钢的组织为回火屈氏体。 调质钢具有较高的强度极限和屈服极限，还有足够的柔韧性和韧性，因而具有较高的综合力学性能。 调质钢主要用于强度高、承受冲击或交变载荷的重要工件，如连杆、轴等。

根据连轧产品大纲的定位：优质碳素结构钢：22.5万吨，合金结构钢：22.5万吨，占总产量的90%，如此大批量的钢材温度控制具有不断增加的优势竞争力。

3.优质碳素结构钢和合金结构钢

优质碳素结构钢和合金结构钢均属于亚共析钢。 亚共析钢的淬火温度为AC3以上30---50℃。 对于规格小于40mm的圆钢，在精轧机前安装冷却水箱，有细致的作用。 晶粒发生转变，淬火后得到马氏体组织。 然后进行高温回火。 回火是将淬火后的钢材加热到A1以下，使其转变成稳定的回火组织。

较大规格圆钢在线温控生产厂家：意大利乌迪内ABS LUNA工厂，生产规格：∮20----∮100mm圆钢，钢种：碳钢、表面淬火钢、调质钢、微合金钢、轴承钢、弹簧钢、不锈钢、∮20-∮90mm圆钢在线控温。

按照目前石钢产品的定位，随着钢材用户的变化，为汽车提供钢材，向高端市场发展已成为必然。 为给用户提供理想的金相组织和最佳的力学性能，具有竞争优势，在考虑冷却系统时，应在精轧机组前后设置水冷箱，主要用于较小圆钢的在线控温。大于40毫米。

精轧机组后安装水冷箱。 国外认为，对于大规格圆钢，只能去除氧化铁皮，提高表面质量。 对细化晶粒作用不大。 反之，会使圆钢内部晶粒尺寸不均匀。 在线控温无疑会延长轧制线，增加投资。

对于精轧机后水冷箱应安装多长时间提供参考的厂家并不多。 只有意大利ABSLUNA工厂的长度达到55米。

从长远发展和质量要求的角度考虑，应考虑在线控温。 首先，在精轧机后增加水冷箱，至少可以去除氧化铁皮，提高表面质量。 各类钢材的加热、终轧、冷却系统见表1：

1. 受控滚动

1. 控制滚动理论

热轧过程中，通过合理控制金属加热系统、变形系统和温度系统，使固态相变和热塑性变形相结合，获得细晶组织，从而使钢材具有优良的综合力学性能。 对于低碳钢和低合金钢，控制轧制工艺主要是通过控制轧制工艺参数来细化变形奥氏体晶粒，使奥氏体发生向铁素体和珠光体的相变，形成细小的铁素体晶粒和相对细小的珠光体球团。提高钢材的强度、韧性和焊接性能； 对于高碳钢和过共析钢，采用控温轧制技术将变形奥氏体晶粒最终轧制到接近奥氏体转变点。

2、热机械轧制

目前热机械轧制圆钢的规格在∮40以下，主要是低碳钢和低合金钢。 主要目的是细化铁素体晶粒。 终轧在精轧前和精轧前于750℃-790℃进行。 滚压后应用水冷却。 无论多大的圆钢，经过水冷后，表面和心部温度都会不均匀，轧制后表面容易形成细小的裂纹。 轧制后再结晶时，芯部和表面晶粒尺寸不同，导致棒材横截面显微组织不均匀。 。

3、正火轧制

对于∮40-∮80圆钢，可采用正火轧制。 最后四道次的总变形量应为50-60%。 在进入精轧机之前是等温的。 终轧温度为800℃-850℃。 滚动后，速度很快。 冷却。

4、控温轧制

终轧温度为850℃-900℃，轧后控制冷却，提高表面质量。 对于高碳钢，可获得较细的珠光体球团； 对于过共析钢，可以减少网状碳化物的析出。

2、石钢采用轧制工艺

正火轧制工艺可生产∮50-∮80圆钢种如20#、45#、20CrMo、20CrMnTi、40Cr、40MnB等钢种，但在进入精轧机组前需等温，这增加了加工距离并减少了产量。 ，最后 4 遍的变形增加。 为了保证较高的产品精度和轧件截面变形均匀，最好增设定径机，这样就增加了投资。 ∮80以上规格需控温轧制； 生产弹簧扁钢可采用热机械轧制工艺，在铁素体和奥氏体双相区进行精轧，细化变形奥氏体晶粒，并发生奥氏体向铁素体和珠光体的相变，形成细小的铁素体晶粒和较细的珠光体球团用于提高钢的强度和韧性。 但精轧前后均需水冷，增加了投资，加长了轧制区的工艺距离； 用于轴承的所有钢材都需要进行控温轧制，以防止网状碳化物的析出，提高表面质量。

从投资和工艺定位角度考虑，石钢采用控温轧制工艺，降低开轧温度，控制终轧温度，控制轧后冷却，以获得良好的表面质量和相对良好的内部组织。

不同钢种、规格的轧制工艺：

钢种规格 轧制工艺

20#、45#、20CrMo、20CrMnTi、40Cr、40MnB∮50——∮80正火轧制； 控温轧制

∮80——∮150控温轧制

GCr15∮50——∮95控温轧制

60Si2Mn14mm-20mm×165mm-160mm热机械轧制，精轧前后需水冷； 控温轧制

注：上表弹簧扁钢需用180mm×220mm或200mm×200mm连铸坯生产。

各类钢材的加热、终轧和冷却系统

钢号 45# 加热温度℃ 1050——————1180

冷却方式 风冷

终轧温度℃≥850℃

钢种 40Cr 加热温度℃ 1050——————1180

冷却方式 风冷

终轧温度℃≥850℃

钢种 20MnV、40MnB、20CrMo 加热温度 ℃ 1050——————1180

冷却方式：堆冷

终轧温度℃≥850℃

钢种 GCr15 加热温度℃ 1050——————1100

冷却方式：坑式冷却，坑口温度≥600℃

终轧温度℃≥850℃

钢种 20CrMnTi 加热温度℃ 1050——————1120

冷却方式：∮85mm以下堆冷，∮85mm以上坑式冷却，坑口温度≥℃

终轧温度℃≥850℃

45Mn2、27SiMn加热温度℃1050——————1180

冷却方式：坑式冷却，坑口温度≥400℃

终轧温度℃≥850℃

60Si2Mn加热温度℃1030——————1120

冷却方式：坑式冷却，坑口温度≥℃

终轧温度℃≥850℃

Nb：具有抑制奥氏体再结晶、细化奥氏体的作用。 低温析出具有析出强化的作用。 铌含量标准的下限为0.005%。 事实上，大多数钢材都在0.03%至0.05%之间，是标准规定下限的6.0-10.0倍。

Ti：能提高钢的晶粒粗化温度，促进晶粒细化，提高强度和韧性。 特别是对提高焊接热影响区的韧性有独特的贡献。

V：钒具有析出强化、提高强度的作用。 含量控制在0.05%-0.10%之间。 是API标准规定碳含量的2.5-5.0倍。

Mo：钼有利于针状结构的形成，从而在低碳含量下提高强度。

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