控制轧制中铁素体晶粒的细化

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1982.s1.006 北京钢铁学院学报 1982年增刊2 控制轧制中铁素体晶粒的细化 金相教研宝 藏品光截文建 摘要 本文研究了三种碳一锰、碳一锰一铌钢控制轧制中铁素体晶粒细化的规律。大量试验证 明，热轧后钢中铁体晶素粒尺寸(dr)主要受形变量（ε）、形变温度(T,)、原地真民 体昌粒尺寸()及冷却速度、钢中成分的影响。在单道次轧制中这三种钢的铁素体晶粒 尺寸与各参数的综合定量关系黄可用下式表达： 55th( d-90 d:= 25 +a +b(T。-750)±+cd. 将式中的d改为“等效奥氏体温粒尺寸”，此式就可应用于多道次轧制，予测多道次轧制 后的铁素体晶粒尺寸。 在国外控制轧制已广泛应用于热轧板带的生产，近年来国内在推广控制轧制新工艺中取 得可喜的成果。控制轧制铁素体珠光体钢，主要是依常铁素体晶粒细化并辅以沉淀强化、亚 界强化来达到强韧化的目的。大量研究证明在非调质钢中，唯有晶粒细化可既提高强度又能 降低低温脆性，并建立起铁素体晶粒尺寸(d,mm)与性能间的定量关系[1,2]，d一士 每增加1(mm)-±，屈服强度可提高1.5kg/mm',脆性转化温度可降低11.5℃。目前 用控制轧制工艺生产的低碳含铌钢，铁素体晶粒可达5μm,仅由铁素体晶粒细化就使屈服 强度提高约15kg/mm,脆性转化温度降低到-80℃[8]。正因为如此，多年来人们对控制 轧制中铁素体晶粒细化的机理，铁素体晶粒尺寸与控制轧制工艺的关系进行了很多研究，研 究了铁素体晶粒尺寸与形变温度[4,5,6]、形变量[7,8,9]、加热温度[10,11]、轧后冷 速或卷取温度[9,12]的关系，这些工作只注重各工艺参数的独立作用和定性的影响，对各参 数之间的交互作用和定量的关系，没有进行完整系统的研究。以前的工作中也很少涉及在细 化铁素体晶粒方面单道次轧制与多道次轧制之间的关系，因此根据已有的研究结果很难具体 地予测实际生产中可以获得的铁素体晶粒尺寸。 本文的研究目的就是研究低碳钢、低碳含铌钢单道次热轧时工艺参数（加热温度、形变 温度、形变量、冷却速度等)对铁素体晶粒尺寸的棕合定量彩响，并将得出的数学表达式运 用于多道次轧制，予测多道次轧制后的铁素体晶粒尺寸，为设计控制轧制工艺提供根据。 -51-

北 京 钥 铁 学 院 学 报 二 年 幼刊 之 控制轧制中铁素体晶粒的细化 金 相 教研 室 旅 品光 崔文暄 摘 要 本文研究 了三 种碳 一锰 、 碳一卜 妮 钢控制轧制 中铁素体 位细 化的规伸 。 大 试脸证 明 ， 热 轧 后 钢 中铁体 。 素 较 尺 寸 主要受形 变， 。 、 形变沮 度 。 、 始魂 体 粒 尺寸 及 冷 却速度 、 钢 中成分 的影 晌 。 在单道 次轧翻 中这 三种 俐 的铁索体 位 尺寸与各 今教 的综合 定 关系 甘可用 下式衰达 旦 ， 二 一 、 一 已 、 ， 。 一 女 ‘ 将式 中的 改 为 “ 娜效典氏体 位尺寸 ” ， 此 式就可应用 于多道次轧锐 ， 予 洲 多道 次轧翻 后的铁索体 社 尺寸 。 在 国外控制轧制已广泛应用 于热轧板带的生产 ， 近年来国内在推广控制轧制新工艺 中取 得可 喜的成果 。 控制轧制铁素体珠光体钢 ， 主要是依靠铁素体 晶粒细化并辅以沉淀强化 、 亚 界强化 来达到 强 韧化的 目的 。 大量研究证 明在非调质钢 中 ， 唯有 晶粒细化可既提 高强度又 能 降低低温 脆性 ， 并 建 立起铁素体 晶粒尺寸 ， 与性能 间的定量关系〔 ， 〕 ， 一 士 每增加 一 于 ， 屈 服强度 可提 高 ， ， 脆性转化温 度 可降低 ℃ 。 目前 用 控制 轧制 工艺生 产的低碳 含锭钢， 铁素体 晶粒可达 林 ， 仅 由铁素体 晶粒细化 就使屈 服 强度提 高约 ， 脆性转化温度降低到 一 ℃ 〔 〕 。 正 因为如此 ， 多年来人们对控制 轧制 中铁素体 晶粒细 化的机理 ， 铁素体 晶粒尺寸与控制轧制工艺 的关系进 行 了很 多研究 ， 研 究 了铁素体 晶粒尺 寸 与形 变温度 ， ， 、 形变量 ， ， 、 加 热温度 。 ， 川 、 轧后冷 速或 卷取温度 【 ， 的关 系 ， 这些工作只注重 各工艺 参数的 独立作用和 定 性的影响 ， 对各参 数之 间的 交互 作用 和定量 的 关系 ， 没有进行完整系统 的研究 。 以前 的工作 中也很 少 涉及在细 化铁 素体 晶拉方 面单道 次轧制 与多道次轧制之间的 关系 ， 因此 根据 已有 的研究结果很难具 体 地 予测 实际 生 产 中可以获得的铁素体晶粒尺寸 。 本文的研究 目的 就是研究低碳钢 、 低碳含锭钢单道 次热轧时 工艺参数 加 热温度 、 形 变 温度 、 形 变量 、 冷却速 度等 对铁素体 晶粒尺寸的综合定最影响 ， 并将得 出的数学表达式运 用 于 多道 次轧制 ， 予测 多道次轧制后的铁 素体 晶粒尺 寸 ， 为设 计控制轧制 工艺提供 根据 。 一 一 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1982．s1．006

一、试验材料与试验方法 试验材料为三种C一Mn、C一Mn一Nb钢，化学成分见表1.4C取自武钢生产的板胚， 06Mn、06MnNb钢为非真空感应炉治炼的钢锭锻成25mm方钢。试样全部加工成阶梯形， 一道次轧制后得到六种变形量：0、10、20、30、50、65%。轧制在实验室Φ260轧机上进 行，平均变形速度为7秒-1。每一钢种选取四种加热温度、自加热温度以下每隔50℃选一轧 制温度，最低到800℃，轧制温度由焊入试样中心的热电偶控制，轧后的试样在800~500℃ 区间平均冷却速度为0.45℃/秒及0.6℃/秒。从试样各阶中部选取金相磨面，浸蚀后用定量 金相法测量铁素体晶粒的平均直径，对每一试样统计的晶粒数目为200~400个。 表1 试验材料的化学成份（重量%） 钢 种 C Ma Si Cu Nb 4C 0.13 0.61 0.23 0.037 0.015 0.15 06Mn 0.06 1.31 0.05 0.012 0.005 一 06MaNb 0.06 1.42 0.11 0.008 0.004 0,04 二、工艺参数对铁素体晶粒的影响 “对轧制工艺和化学成份各不相同的500多个试样的铁素体晶粒尺寸进行分析，可以看出 工艺参数及钢中成份对铁素体晶粒尺寸的综合影响。 1。随形变量增大，铁素体晶粒尺寸逐浙减小，但减小的速度也逐渐变慢。形变量为10 一30%时。增大形变量引起的铁素体晶粒细化比较显著，而达到50一60%以后继续增大形变 量几乎不产生附加的细化效果。在细化铁素体晶粒方面，形变量与原始奥氏体晶粒尺寸、轧 后冷却速度、钢中Mn、Nb的含量有交互作用。原始晶粒越细、轧后冷却越快或钢中Mn、Nb 含量越高，形变量对铁素体晶粒尺寸的影响就越弱。形变量与形变温度的交互作用仅表现在 小变形的情况下。形变温度越高，小变形对铁素体晶粒细化的贡献越小。（图1、图3及图 4。) 2.降低形变温度直到800℃，可使铁素体晶粒不断细化。降低形变温度的细化晶粒效 果在1000℃以下比较突出，而在1000℃以上不太明显。形变温度与其它工艺参数的交互作用 不大。但改变钢中的成份可以使形变温度对铁素体晶粒尺寸的影响发生显著变化。对于4C, 形变温度在1000℃以下每降低50℃可使铁素体晶粒尺寸减少2一3um,而对于06MnNb,仅 减少1μm。(图2) 8.加热温度越高，原始奥氏体晶粒越大，轧后得到的铁素体晶粒也越大。原始奥氏体 一52一

一 、 试验材料与试验方法 试验 材料为三 种 一 、 一 一 钢 ， 化学成分 见表 。 取 自武钢生 产的板胚 ， 、 钢 为非真空感应炉冶炼的钢锭 锻成 方钢 。 试样全部加 工成 阶梯形 ， 一道次轧制后得到六种变形量 、 、 、 、 、 。 轧制在实验室中 轧机上 进 行 ， 平均变形速度为 秒 一 ‘ 。 每一钢种选取四种加 热温度 、 自加 热温度以下每隔 ℃选一轧 制温度 ， 最 低到 ℃ ， 轧制温度 由焊人试样 中心的热电偶控制 ， 轧后的试样在 ℃ 区间平均冷却速度为 ℃ 秒及 ℃ 秒 。 从试样各 阶 中部选 取金 相磨面 ， 浸蚀后用定量 金相法测量铁素体 晶粒 的平均直径 ， 对每一试样统计的 晶粒数 目为 ， 。 个 。 表 试 验 材 料 的 化 学 成 份 重 量 钢 种 · ‘ · … · … 二 …一 此 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 通 。 二 、 工 艺参数对铁素体晶粒 的影响 ‘ 一 对轧制工艺和化学成份各不相 同的 多个试样的铁 素体 晶粒尺 寸进 行分析 ， 可以看 出 工艺参数及钢 中成份对铁素体 晶粒尺寸的综合影响 。 随形变 增大 ， 铁素体 晶粒尺 寸逐 渐减小 ， 但减小的速度也逐 渐变慢 。 形 变量 为 一 时 。 增大形 变盈 引起的铁 素体 晶粒细化比较显著 ， 而达到 一 以后继续增大形 变 几乎不产生附加 的细化效果 。 在细 化铁 素体 晶粒方 面 ， 形 变量 与原始奥氏体 晶粒尺 寸 、 轧 后冷却速度 、 钢 中 、 的含量有交互作用 。 原始晶粒越细 、 轧后冷却越快或钢 中 、 ‘ 含 越高 ， 形变 对铁 素体 晶粒尺 寸 的影响就越弱 。 形变最 与形 变温 度的交互作用仅表现在 小变形的情况下 。 · 形变温 度越 高 ， 小 变形对铁素体 晶粒细 化的贡献越小 。 图 、 图 及图 。 降低形 变温度直到 。 ℃ ， 可使铁素体 晶拉不断细化 。 降低形 变温 度的细化 晶粒 效 果在 。 。 。 ℃ 以下比较突 出 ， 而在 。 。 。 ℃ 以上不太明显 。 形 变温度与其它工艺参数的交互 作用 不大 。 但改变钢 中的成份可以使形 变温度对铁素体 晶粒尺寸的影响发生显著变化 。 对 于 ， 形变沮度在 ℃ 以下每降低 ℃ 可使铁素体晶粒尺寸减少 一 林 ， 而对于 ， 仅 减少 “ 。 图 加热温度越高 ， 原始奥 氏体 晶粒越大 ， 轧后得到 的铁素体 晶粒也越大 。 原始奥氏体 一 一

(a)4C,T,=1100℃，d=12pm 35 Tot -1050-x 20 0=100950 A 900 50一 0 800 10 30 ()06Mr,T,-1c50℃，d.=120tm 25 To C 1000 .950 900 850 10 800 30 25 (c)06MnN,Ta-1200℃，d.=1I1um T。c 1150 三1100,1050t 900 850 800 0 10 0 30 0 50 60 70 e%, 图1铁素体晶粒平均直径(dF)与形变量(e)的关系，800~500℃平均 神却速度：a一0.45℃秒，b.c,一0.6℃/秒 晶粒尺寸对铁素体晶粒尺寸的影响在形变量不大时非常显著，但随形变量的增大逐渐减弱。 (图8) 4.提高轧后的冷却速度可使铁素体晶粒进一步细化，其细化效果随形变量的增大而有 所减小。（图4） 5,在任何相同的轧制条件下。三个试验钢种的铁素体晶粒以06MnNb最细，4C最粗。 提高锅中Mn含量，特别是加入微量Nb,对细化铁素体晶粒有显著的效果。虽然不同的钢种 铁素体晶粒尺寸随形变量、形变温度而变化的幅度不一样，但工艺参数对铁素体晶粒尺寸的 综合影响的规律在这三个钢种中是一致的。 对参数e在0一65%、Tp在800.一1150℃、d.在34一186μm范围内变化时各钢种的d,一 e、d一Tp、d一d关系曲线进行曲线拟合和统计分析，可以得到表达铁素体晶粒尺寸与各 工艺参数综合关系的公式如下： 当e≥10(%)时， d,=[5th(2g90）+a1e1+b。-750)古+C4A (1) 53-

二 郊 ，口曲」， 氏朴勺 ’ 。 ℃ 阵一 旧 吞 二二二二 一 、 一 一 口 心 一 盛一 外盼朽诸 艺 ‘ 山，乃勺‘ 二自﹄﹄ 三一二 一 一 一一 一一‘ 二二二万 一卜 ， ， 二 】 ℃ ， ， 二 卜 。酥 ℃ 越趁落至石。 。 。牙褪三 已兰三岁名 至汗 ￡ 一 图 铁索 体 晶 较平 均 直径 与 形 变 幼 的关 系 ， 亡 平 均 冷却速 度 一 ℃ 秒 ， 一 ℃ 秒 晶粒尺 寸对铁素体 晶粒尺 寸 的影响在 形 变量 不 大时非常 显著 ， 但随 形 变量的增大逐 渐减弱 。 图 提 高轧后的冷却速度可使铁素 体晶粒进 一步细 化 ， 其细 化 效果随 形 变量 的增大而有 所减小 。 图 在任何相 同的 轧制条件下 。 三个试验钢种 的铁素体晶粒 以 最 细 ， 最 粗 。 提 高钢 中 含量 ， 特别是加入微量 ， 对细 化铁素体 晶粒有显著的效果 。 虽然不 同的钢种 铁素体 晶粒尺 寸随形 变量 、 形 变温度而 变化 的幅度不一样 ， 但工艺参数对铁素体 晶粒尺 寸 的 综 合影响的规律在这三个钢种 中是一致 的 。 对参数 。 在 。 一 、 。 在 。一 。 ℃ 、 在 一 林 范 围内变化时 各钢 种的 一 。 、 ，一 。 、 ，一 ‘ 关系 曲线进行 曲线拟合和统计分析 ， 可 以得到表达铁素体晶粒尺 寸与各 工艺参 数综 合关系的公式 如下 当。 迄 时 ， ， 〔 、 旦 ·云丝 · 〕一 。 一 ， “ ， 士 · ‘ · “ ， 一 一

当e=0时， do=Ah(22O）+B+2cd, (2) 在e=0-10(%)的范围内， d=o0(d0-do)e=(1-0do+80d4o (3) 其中dF1o是e=10(%)时由1式求出的d值，公式1、2中的a、b、c及A、B是与钢中Mn、 Nb含量有关的常数，对于含铌钢。a、c的值也与加热温度即Nb在奥氏体中的固溶量有关 (见表2)。用试验实测的结果检验了上面的公式，在±2μm的置信区间公式的可信度为 90%以上。 三、综合关系式在多 道次轧制中的应用 0 在单道次轧制中，轧前的奥氏体是 加热形成的，而多道次轧制中，各道次 20 (a)4C 轧前的奥氏体状态不都与加热形成的奥 T.=1200℃ 氏体相同。为考察多道次轧制与单道次 d.=186μm 轧制的关系，对o6MnNb钢进行了两阶 段两道次轧制试验。加热温度为1200℃， 图倒e% ○0 I阶段（再结晶区，T。>1000℃）的 + 10 形变量同单道次轧制试验、Ⅱ阶段（未 20 30 再结品区，TD<950℃)的形变量为20、 45 40、60(%)。结果发现，I阶段的工艺参 60 数对最终铁素体晶粒尺寸的影响随Ⅱ阶 (b)06Mn 段形变量的增加而减弱，Ⅱ阶段的形变 TA=1l00℃ dA=146μm 量对铁素体晶粒尺寸的影响也随I阶段 十 形变量的增大而减小，为了获得平均尺 -0 寸相同的铁素体晶粒，两个阶段的形变 量可以互相补偿，Ⅱ阶段的形变温度对 铁素体晶粒尺寸的影响与单道次轧制时 (c)06MnNb T.=1200℃ 基本相同（图5、图6）。这些结果说 dA=111μm 明，在两阶段两道次轧制中，I阶段的 800 900 】000 1100 1200 作用是为Ⅱ阶段提供细化程度不同的轧 图2快素体晶粒直径(F)与形变温度(TD)的关系 前奥氏体晶粒，Ⅱ阶段则是在I阶段所 提供的奥氏体晶粒的基础上进一步形 变。Ⅱ阶段的形变量越大，Ⅱ阶段轧前的奥氏体晶粒尺寸即I阶段形变量的大小对最终：的 影响就越弱，I阶段的形变量越大，即Ⅱ阶段轧前的奥氏体晶粒越细，Ⅱ阶段的形变量对d:的 54-

当 。 时 ， ‘ ，。 亘 · 尹 ‘ 在。 一 的范围内 ， ， 、 、 ￡ 『 一 而 叹 「 一 “ 「‘ ， ’ “ 二 又 王 一 而 「 而 「‘ ” 其 中 「 。 是 。 时由 式 求 出的 ，值 ， 公式 、 中的 、 、 。 及 、 是 与钢 中 、 含量有关 的常数 ， 对 于含泥钢 。 、 的值也 与加 热温度 即 在奥氏体 中的 固溶量有 关 见表 。 用 试验 实测 的结果检验 了上面的公式 ， 在 士 协 的 置信 区间公式 的可信度 为 习 以 上 。 肠 一 一二一 － 一 一 一 一 － 一 一 一二一 一 一 产 一口尹碑口 ‘ 下 、 一 ‘ 城 一 舀 一 几 口尸浏一 一 犷夕梢二 。 一 了厂 ，心几尸行广 岁 一一一 几‘ 护产艺 一 ， ℃ 心尸少尹 。 。 一 尹产 ， 二 林 一 ， 毛 、 肠 色 压 巨 … 卜 一 一 一 一 一 一 一 一一 心 困例 。 一 一 令 、 一 一令碑声尸 二 户尸下 一 ‘ 口 口 民 、 一 尸 了 产产 一今 一 一 入 ，亡 一 幽一 至产尸 沪声声一 今 ， ‘ 尹产 洲尸 产一 一 ‘ 夕峨户 二 一 ℃ 一 二 林 … ， 声 抽 一 － 一 － － 一 一 一 州 一 占 一 一 － 一 叹 一 笼 ， ’ 、 一一一洲 竺二 － － 几 丹 ‘ 一 舀 一 一 飞 二共娜于止百刁悉漏 乞 办洲》 十一 一 ‘ ， 丫一 ， … 二 川 三 、 综合关 系式在多 道次轧制中的应用 招堵注气， ‘二‘ ， ℃ 图 铁 亲 体晶 粒 直径 与 形 变 沮 度 的关 系 在单道 次轧制 中 ， 轧前的 奥氏体是 加 热形成的 ， 而 多道次轧制 中 ， 各道次 轧前 的奥 氏体状态 不都 与加 热形成 的奥 氏 体相 同 。 为考察 多道 次轧制 与单道 次 轧制 的 关系 ， 对 钢进行 了两 阶 段 两道次轧制 试验 。 加 热温 度 为 。 。 ℃ ， 阶段 再结 晶区 ， 。 。 。 。 ℃ 的 形 变量 同单道次轧 制 试验 、 阶段 未 再结 晶区 ， 。 ℃ 的形变量 为 、 、 。 结果发现 ， 阶段的 工艺参 数对最终铁素体 晶粒尺 寸的影响随 阶 段 形 变量的 增加 而减弱 ， 阶段的形 变 量 对铁素体 晶粒尺 寸的影响 也随 阶段 形 变量的增大而 减小 为 了获得 平均尺 寸相 同的铁素体 晶粒 ， 两个阶段的形变 量 可以互相补偿 ， 阶段 的形 变温度对 铁 素体晶粒尺 寸的影响 与单道次轧 制时 基 本相 同 图 、 图 。 这些结果说 明 ， 在两 阶段 两道次轧 制 中 ， 阶段 的 作用 是 为 阶段提供细 化 程度不 同的轧 前奥氏体 晶粒 ， 阶段 则是 在 阶段 所 提供的奥 氏体晶粒的基础上 进 一 步 形 变 。 阶段 的形 变量越 大 ， 阶段轧前的奥氏体 晶粒尺 寸 即 阶段形 变量 的大 小对 最终 ，的 影响 就越 弱 阶段 的形 变 量越大 ， 即 阶段 轧前 的奥 氏体 晶粒越细 ， 阶段 的形 变量 对 「的

(a)4C (c)0GMn 40 T。=900℃ T。=900℃ 30 o 图侧O+×△◇· c601020304560 十 (b)4C 0= (d)06MnNb 40 T。=800℃ TD=1000℃ o 20 60 160 140 18060 100 140 d,μm 图3 铁素体品粒平均直径(F)与原始奥氏体晶粒直径(A)的关系 06Mn 06MaNb % TA=1050℃ TA=1200℃ 轧解温度 10 符号 1000℃ 900℃ 00 5 800℃ △▲ 0 20 06Mn 06MaNb T.=950℃ TA=1100℃ 1 0 60 20 40 e% 图4轧后冷却速度对铁素体晶粒平均直径的影响，800℃一500℃ 的待都速度：一一一0.45℃/分，一—0.6℃/秒

。 二 ℃ 。 。 “ 亡 ， 乙八甘 尸佗 飞鬓爹李 旦 ’ “ 图倒 ‘ ，百 右 · 十 乙 公 奔 。 一 ℃ 卜二续塞聋 踌吞乡乡夕一 杯 图 铁 素 体 晶 较平 均 直径 与 原 始奥 氏 体 晶 校 立径 的关 系 。 。 悦 ℃ ℃ 轧制谧度 ℃ ℃ ℃ 梦亏 含‘ 一 呈 心 杏 △ ▲ 二 ℃ ℃ ﹄‘ 即 匕致牟 干、 撼选之之蒸 刃 忆 日 ‘ 轧 后 冷 却 速度 对 铁 素 体 晶 粗平 均 立 径 的 形响 ， 亡 一 ℃ 的冷 却邃度 一 一 一 ， 亡 秒 ， － － 二 亡 秒 一 一

2 公式1、2中各常数的数值 a B 钢 种 TA,℃ c A V= V= V= V= 0.45 0.60 0.45 0.60 4C 950-1200 110 95 1.0 0.027 7.5 26 24 06Mn 950-1100 90 75 0.7 0.027 7.5 17 15 ≥1200 75 60 0.023 06MnNb 1150 80 65 0.5 0.026 5.5 15 13 1100 85 70 0.027 14 八1=24-28% T1=1050℃ T,1=1050℃ 12 Toz=840℃ Tor=80℃ E1叶 、◆、1=43-45% 5叶 t,=8-10% 6 。1=54一60% t1=28-32% c1=60-65% () (b) 2 0 0102● 30605009102030.405060 t1.% 图5()I阶段压下率、(b)I阶段压下事对最终铁素体晶粒平均直径的影响 影响也越弱。显然，在道次更多的轧制中， 14T 12外 4一9% T1=1050℃ 只要每道次后奥氏体都发生完全再结晶，相 '3=26% t1=60-65% 邻道次之间的关系也与此相同。这样把每一 6=25% 一e63% i-359% 道次都看作原始奥氏体晶粒尺寸不同的单道 以 -4- 次是合理的，此时应用棕合关系式计算某一 6F 456% T01*890 道次后可得到的铁素体晶粒尺寸就问题不 t130-346(a) 9(b) 大。但是我们无法确定各道次轧前的原始奥 1000105011001150 80085090 氏体晶粒尺寸，何况在实际的多道次轧制 Tor c ToL C 中，由于工艺的不同，相邻道次之间奥氏体 图6(a)I阶段轧制淘度，(b)I阶度轧制道度 往往只发生部分再结晶，甚至完全未发生再 对最终铁来体晶粒平均直径的影响 结晶，直接测出这些数据是十分困难、繁琐 的。所以在多道次轧制中应用综合关系式还需作进一步处理。 为此，我们探讨建立轧后的奥氏体状态（包括再结晶、部分再结晶、未再结晶的状态） 与加热形成的奥氏体晶粒尺寸在相变中的等效关系。从图8可以看出，一定晶粒尺寸的铁素 体可以由一系列不同状态的奥氏体转变得来，例如4C钢，由加热形成、不经轧制的d。=35μm —56-

公 式 、 中 各 常 数 的 数 值 一匀匕组曰几︸‘ 钢 ，一︸、 一自，二丈 ‘ ， ℃ 二 … 。 。 。 勺公一户 ‘月土匕甲八‘ … … ，厅」叹‘‘ ……勺月尸八了 … 月丹了八口了﹄甘勺勺︸﹄︻ 曰几二︸ 一 一 。 。 月 ﹄︻ 。 吕了一︵ 。 。 一 护 二 ℃ ‘‘ ‘ ‘二占 弓‘， 呈 ’ 。 一二‘ 黑之分兰一一 一 一 。 二 一 肋 劝 〔 劝 皿 恤臼 叨比 心奋 困 阶段 压 下 率 、 阶段 压 下 率对 终 铁素 体 晶 较平 均 直 径 的形 响 一币 一 今 ，二 ℃ 。 一 ‘ 曰‘ 一 ，，” 卜书 。 一， 吕 ‘ 一 一 乡‘ 月声一一一 七 一一 一 。一一的 ℃ 订丽尸一一 厄劝 一 夕的 ， 旧 阶 段轧 侧 退度 ， 阶段 轧 翻 泥 度 对最终 铁 案 体 晶 较 平 均 宜径 的形晌 影响也越弱 。 显然 ， 在道次更 多的 轧制 中 ， 只要每道次后奥氏体都发生完 全再结 晶 ， 相 邻道次之间的 关系也 与此 相 同 。 这 样把每 一 道次都看 作原始奥 氏体晶粒尺 寸不 同的单道 次是合理的 ， 此时应用综合关系式计算某一 道次 后可得到 的铁素体 晶粒尺寸 就 问 题 不 大 。 但是我们无法 确 定各 道次 轧前的原始奥 氏体 晶粒尺 寸 ， 何况在实际的 多 道 次 轧 制 中 ， 由于工艺的不 同 ， 相邻道次 之 间奥氏体 往往只发生部分再结晶 ， 甚至 完全未发生再 结 晶 ， 直接测 出这些数据是十分 困难 、 繁琐 洲 ﹄︸一︸， 二‘ ‘‘ 的 。 所以在多道 次轧制 中应用综合关 系式还需作进一步处理 。 为此 ， 我们 探讨建立轧后的奥氏体状态 包括再结 晶 、 部分再结 晶 、 未再结 晶的状态 与加 热形成的奥氏体晶粒尺寸在相变 中的等效关 系 。 从图 可以看 出 ， 一定晶粒尺 寸的铁素 体可以由一系列不 同状态 的奥氏体转变得来 ， 例如 钢 ， 由加 热形成 、 不经 轧制 的 二 林 一 一

m的奥氏体，或由d=90μm经900℃变形30%后的奥氏体，或田d.=90μm经800℃变形10% 后的奥氏体，…皆可转变成d。=20μm的铁素体。尽管这些奥氏体在相变前各具不同的 状态，但相变后的铁素体晶粒平均尺寸完全相同。而且从图8还可看到这些奥氏体再在同一 条件轧制后，得到的铁素体晶粒尺寸仍然非常接近。在这一方面，这些状态不同的奥氏体与 加热形成的d。=35μm的奥氏体具有等效的作用。同样，对应于其它尺寸的铁素体也可以找 到一系列具有相同转变效果的奥氏体状态。不同状态的奥氏体，如果它们转变后的铁素体晶 粒平均尺寸相同，我们就称之为“等效奥氏体”，等效奥氏体的“品粒尺寸”记为d:,数 值上等于加热形成的奥氏体晶粒平均直径。为了求出不同状态奥氏体的：，只需知道它们 转变后的d,并利用e=0时的d,一d.关系即公式2或它的图表形式。 这样我们就可以根据前一道次的形变条件用公式(1)求出，然后用公式(2)或它 的图形求出dA,以dA作为下一道次的原始奥氏体晶粒，并且反复交替地运用公式(1)和 公式(2)，就可以对多道次轧制后的铁素体晶粒尺寸进行予测。为了便于应用，根据上述 思想设计了予测铁素体晶粒尺寸图解方法（图T)。图中各座标轴均按公式(1）(（2)反 映的关系进行刻度，平中d、d:、T。轴的刘度随钢种、冷却速度的不同而改变。下面举例 说明图7的用法。 40r 204kt0 E P 35 % 120 30 12 25 I309 60 100 0 1209 20. 90 1100 200 -1300 80 1000 1200 120 1100 900 6 60 100 88 1000 20 201 90 F1000 900 % 900 800 5 800 60 800 10(L) 20 304060100(M) E% 图7根据轧制条件(dA,TD,e)预测铁素体品粒平均直径(dF)的图解法。 图中dA轴只喻出06MnNb的刻度，用于o6Mn或4C时应按dF轴的刻度分别上移 1或4.5单位.dA及dA'轴刻度对应的相变区神却速度：0 3MnNb、o6Ma为0.8C/秒 4C为0.45℃/秒. 06MnNb两阶段轧制的工艺参数为T.=1200℃(da=111μm)TD,=1100℃，e,=45%, T0m=900℃，εa=30%。为予测最终铁素体晶粒平均直径。首先在d.轴上找到与111μm对 应的刻度点，自该点向N点達直线，将该直线沿T·轴向上平移到1100℃的刻度处，在平移后 的直线上找到与e轴上刻度45%相对应的点A,自A点向左侧作与e轴平行的直线，与d,轴交 于“14.8”，与d·轴交于“80”。d:=14.8表示如果轧制到此终止可以得到的铁素体晶粒 57-

的奥 氏体 ， 或由 卜 经 ℃变形 后的奥氏体 ， 或田 林 经 ℃ 变形 后 的奥氏体 ， ” 一皆可转变成 二 。 卜 的 铁素体 。 尽 管这些奥氏 体在相变前各具不 同的 状态 ， 但相变后的铁素体晶粒平均尺寸完全相 同 。 而且从图 还可看到 这些奥氏体再在同一 条件轧制后 ， 得到 的铁素体 晶粒尺 寸仍 然非常 接近 。 在这 一方面 ， 这些状态不 同的奥氏体与 加 热形成 的 一 ， 的奥氏体具有等效 的 作用 。 同样 ， 对应 于其它尺寸的铁素体也可 到 一系列具有相 同转变效果的奥氏体状态 。 不 同状态的奥 氏体 ， 如果它们转变后的铁素体哆晶 粒 平均尺寸相 同 ， 我们就称之为 “ 等效奥氏体 ” ， 等效奥氏体的 “ 晶粒尺寸” 记为 艾 ，一 数 值 上等 于加 热形成 的奥氏体 晶拉平均直径 。 为了求 出不 同状态奥氏体的 二 ， 只需知道 它们 转变后的 ，并利 用 。 时的 ， 一 ‘ 关 系 即公式 或 它的图表形式 。 这样我们 就可以 根据前一道次的形 变条件用 公式 求 出 ，， 然后用 公式 或它 的 图形求 出 艾 ， 以 又 作为下一道次 的原始奥氏体晶粒 ， 并且反 复交替地运用 公式 和 公式 ， 就可以对多道次轧制后的铁素体晶粒尺 寸进行予测 。 为了便 于应用 ， 根据上述 思想设计了予测铁素体 晶粒尺寸图解方法 图 。 图 中各座标轴均按公式 反 映的关 系进行刻度 ， 平中 ‘ 、 艾 、 。 轴的刻度随钢种 、 冷却速度 的不 同而 改变 。 下面举例 说明图 的用法 。 图 根据 轧 侧条件 、 。 、 顶 侧 铁 案体 晶较平 均 立径 日 的田 娜法 图 中 人轴 只 给 出 的刻 度 ， 用 于 。 或 时 应 按 抽 的刘度 分 那 上 移 或 单位 。 人及 轴 刻度对 应 的相变 区 冷却速 度 、 。 为。 二 ℃ 秒 ， 为 ‘ ℃ 秒 两 阶段 轧制 的工艺参数为 ‘ ℃ ‘ 二 林 ， ℃ ， 。 一 ， 。 。 。 ℃ ， 。 。 。 为予测最终铁素体 晶粒平均直径 。 首先在 ‘ 轴上找到 与 卜 对 应的刻 度点 ， 自该点 向 点连直线 将该直线沿 。 轴 向上平移到 。 ℃ 的刻度处， 在平移后 的直线 上找到 与 轴 上刻度， 相对应的 点 自人点向左侧 作与。 轴平行的直线 ， 乌闷 轴文 于 “ ” ， 与 ‘ 轴 交于 “ ” 。 ， 二 表 示如果轧 制到此 终止可以 得到 的铁素体晶位 一 一

尺寸，这与工艺相同的单道次轧制试样上实测的结果(d,=14.2μm)十分接近。d.·=80表 示I阶段轧后的等效奥氏体晶粒尺寸。以d,·=80μm作为亚阶段的原始奥氏体晶粒尺寸，根 据已知的Tpm、eu,重复上述方法，可得dF=9.5um,此值与试验结果(dr=10,6μm)也 是接近的。 用06MnNb两阶段轧制试验的近百个数据和另一工作[13]中4C多道次轧制试验的结果 检验了该方法的可靠性，表明予测的误差在24m以内（表3）。从表3中可发现予测值存 在某种系统误差，这是因为本文公式中的T。系指试样心部的实际温度，而另一工作[13]中 为试样表面温度，两者可差10°-30℃。 表3 4C钢板多道次轧制后d,的实测值及图解予测值 (TA=1200℃) 工艺规程（道次轧制温度，℃/道次压下率，%） dg, um 试样号 第一道次 第二道次 第三道次 第四道次 第五道次：实测值予测值 5 1182/22 1060/19 940/21 850/21 15.6 14.0 6 1190/22 1050/18 950/24 860/16 800/8 12.8 12.0 10 1100/20 1000/21 895/19 803/20 780/4 12.2 10.5 31 1150/21 1030/21 956/22 900/19 18.3 16.5 35 1150/12 1005/23 930/11 802/26 13.4 11.5 四、结论 1,4C.06Mn、06MnNb三种钢单道次热轧后铁美体晶粒平均直径(d,)与变形量 (e%)、形变温度(T。)、原始奥氏体晶粒直径(d)以及轧后冷却速度、钢中成分有关， 三种试验用钢的铁素体晶粒尺寸随各工艺参数的变化是符合着同一规律的，他们的综合定量 关系可用同一经验公式表达：e10时， d,=【65th(“2g29)+a1e-1+b(T0-750)t+Cd. e=0时， d,。=Ath(d90)+B+2Cd 25 0<e<10时， d,=1-合)d+04… 文中给出常数a、b、c、及A、B。 2,将棕合关系式中的d.推广为“篆效奥氏体晶粒尺寸”d,该公式即可应用于多道 次轧制的各个道次。在此基础上建立的解析法和图解法能够予测多道次轧后的侠素体晶粒尺 寸。 -58-

表 根也 尺寸 ， 这与工艺相 同的单道次轧制试样上实测 的结果 ， “ 十分接近 。 ‘ 一 示 阶段轧后的等效奥氏体晶拉尺寸 。 以 ‘ 协 作为 几阶段的原始奥氏体 晶粒尺寸 ， 据 已知的 。 。 、 。 。 ， 重 复上述 方法 ， 可 得 ， 二 林“ ， 此 值与试验结果 ， 印 蒸燕薰薰薰 一工作〔 中 多道次轧制试验 的结果 以 内 表 。 从表 中可发现 予测 值存 试样心部的实际温 度 ， 而另一工作 〔 〕中 男添 表面温度 ， 两者可差 。 。 一 。 ℃ 。 表 钢板多道 次轧制后 ， 的实侧值及图解予测值 ‘ ℃ 工艺规程 道次轧制温度 ， ℃ 道次压下率 ， 试 样号 第一道次 第二道次 第三道次 第五道 次 、 实 测 值 …予 测 值 八 八 第四道次 八 。 。 。 。 。 。 。 右 。 。 四 、 结 论 。 、 三种钢单道次热轧后铁素体 晶 拉 平 均 直 径 ， 与 变 形 量 。 、 形变温度 、 原始奥 氏体 晶粒直径 ‘ 以 及轧 后冷却 速 度 、 三种试脸用钢的铁素体 晶拉尺寸随各工艺参数的变化是符合着同一规律的 关系可用同一经验公式表达 。 盗 时 ， 钢 中成分有关 ， 他们 的综合定量 ， 〔。 、 ’ 色晶丝 。 一 十 。 一 。 士 ‘ 一 自 计 。 。 “ 、 ， ‘ 一 、 。 。 “ 时 ， 。 二 竺些品业 ‘ 一 。 ‘ 时 ， ， “ 一 命 ， ，。 矗 ，】 · 文 中给 出常数 、 、 、 及 、 。 将综 合关系式中的 ‘ 推广为 “ 等效奥氏体晶粒尺寸” 又 ， 该公式即可应 用于 多 道 次轧椒的各个道次 。 在此基础 上建立的 解析法和图解法能够予侧 多道次轧后的铁素体 晶粒尺 寸 。 一 一

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参 考 文 献 ， ， ， ， 飞 。 ’ ， ， 」 ， ， ， 同 一 同 ， ， 同 〕 ， 、 ， 〕 ， 同 。 ‘ 〕 ， 。 ， 。 ， ， 〕 ， 同 〔 〔 〕 崔文暄 李文卿 戴 品光 钢铁 ， 一 一