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中厚钢板的TMCP工艺研究及热模拟试验设计 目 录 1.TMCP工艺简述 2.形变与再结晶过程的热模拟 3.形变奥氏体的相变过程模拟 4.工业试验及TMCP工艺的确定 5.结论 1.TMCP工艺简述 1.1 TMCP的概念 所谓TMCP（ Thermo-Mechanical Control Process）,就是在调整钢材化学成分的基础上，通过对轧制过程中的温度制度、变形制度和轧后冷却制度等进行有效控制，显著改善钢材微观组织，获得具有良好综合力学性能的钢铁材料。 结构钢的三要素：高强度、高韧性和良好的焊接性能。应用TMCP工艺、细化钢材晶粒组织是同时提高强韧性能和焊接性能的唯一方法。 1.2 TMCP的发展过程 第二次世界大战期间，为改善船板的低温韧性，比利时、瑞典等国钢铁厂所采用的“低温大压下”技术奠定了控制轧制的雏形。 五十年代末，Nb、V、Ti等微合金化元素的应用推动了控制轧制技术的日趋成熟。 1980年日本钢管（NKK）在福山制铁所安装了世界上第一套中厚板控制冷却装置，国际钢铁业界将此控制轧制与控制冷却工艺的组合称为TMCP。 目前TMCP已成为国内外宽厚板厂的主导生产工艺；随着超细晶粒钢的研究开发，新一代TMCP工艺技术已经出现。 1.3 传统TMCP工艺的三个阶段 （1）奥氏体再结晶区变形阶段 t≥950℃ 对加热时粗化的奥氏体晶粒反复进行轧制并反复再结晶后使之得到细化 （2）奥氏体未再结晶区变形阶段 t＝950℃~Ar3 奥氏体晶粒沿轧制方向伸长、压扁，晶内产生形变带，这种加工硬化状态的奥氏体具有促进铁素体相变形核作用 （3）奥氏体＋铁素体两相区变形阶段 tAr3 相变后为大角度晶粒和亚晶粒的混合组织 2.形变与再结晶过程的热模拟 2.1热变形应力－应变曲线及其规律 由图2可以看出以下规律： a.变形速度不变时，同一应变条件下，变形温度越高，所对应的真应力越低 b.变形温度不变时，同一应变条件下，变形速度越低，所对应的真应力也越低，且真应力的峰值向真应力变小的方向移动 c.相同变形温度、速度条件下，随应变的增加，曲线呈现由高变低并逐渐趋于稳定 2.1热变形应力－应变曲线及其规律 图3 Q235钢单道次压缩应力-应变曲线 （应变速率0.5s-1） 2.1热变形应力－应变曲线及其规律 应用Origin6软件处理以上试验数据，利用多元线性回归办法，得到可信度＞95%的 Q235、Q345变形抗力模型如下： Q235变形抗力模型： （850℃以下） (850℃以上) Q345变形抗力模型： （850℃以下） （850℃以上） 2.1热变形应力－应变曲线及其规律 Ⅰ阶段：动态回复 变形的开始阶段加工硬化速 率较大，随应变继续增加，软 化速率增大，部分位错消失、 亚晶形成，曲线趋于平缓 Ⅱ阶段：动态再结晶 随变形量增加金属内部畸变 能增加，达到一定程度时驱动 形变奥氏体产生动态再结晶 Ⅲ阶段：动态再结晶稳定阶段 动态再结晶全部完成后，继 续变形时，应力基本不变或呈 规律的稳定状态 2.2热变形后的静态软化过程 热加工过程中所形成的不稳定组织， 在热加工的间隙时间里或加工后的缓冷 过程中将继续发生静态软化。以右图所 示0.68％C钢，780℃对应不同应变值变 形后保温不同时间的软化规律如下： (a)当变形量远小于静态再结晶的临界变形量时，加工硬化组织不能完全消除软化过程为：静态回复 (b)当变形量大于静态而小于动态再结晶的临界变形量时，软化过程为：静态回复＋静态再结晶 (c)当变形量刚超过动态再结晶的临界变形量时，软化过程为：静态回复＋亚动态再结晶＋静态再结晶 (d)当变形量达到动态再结晶稳定阶段的变形量时，软化过程为：静态回复＋亚动态再结晶 2.2热变形后的静态软化过程 图6 0.68%C钢不同变形量时的软化行为 2.2热变形后的静态软化过程 热变形后的再结晶行为因变 形量和轧制温度的变化可分 为再结晶区、部分再结晶区 和回复区等三个区域。 采用再结晶区轧制时，整个