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摘要：轧钢生产设备的日趋完善，制定轧制过程的变形制度和温度制度的调整范围越来越宽，这就为优化轧制工艺制度提供了良好的条件。在塑性加工金属学领域，优化轧制生产工艺制度，达到控制产品性能的目的，逐渐减少或取消特殊钢生产过程中，离线热处理的工作量，产生良好的经济效益，这种技术的开发和应用已成为一种发展趋势。
关键词：钢材；高温形变热处理；
形变热处理是在金属材料上有效地综合利用形变强化（加工硬化）及相变强化，将压力加工与热处理操作相结合，使成形工艺与获得最终性能统一起来的一种工艺方法。它不但能够获得一般加工处理达不到的高强度与高塑性（韧性）的良好配合，而且可以大大减化零件或钢材的生产流程，降低成本，带来相当的经济效益，因而在各国受到普遍重视，得到较快的发展。其中的高温形变热处理更为人们关注，发展更为迅速。目前，钢的高温形变热处理已发展成理论研究和实际应用都相当成熟的工艺，在钢材或零件的生产中得到广泛的应用。
一、主要特点
钢的高温形变热处理首先将钢材或零件加热至稳定的奥氏体区保温获得均匀的奥氏体组织，然后在该温度下进行高温塑性形变，改变零件或钢材的形状尺寸；同时通过控制高温形变的方法和形变参数以获得所需的形变后相变前的奥氏体组织。最后通过控制形变奥氏体的冷却过程（冷却方式、速度）等得到最终所需的组织和性能.高温形变热处理具有如下特点：（1）有效地改善钢材或零件的性能组合，即在提高钢材强度的同时大大改善其塑性、韧性，减少脆性.（2）显著改善钢材的抗冲击、耐疲劳能力；提高其在高接触应力下局部表面的抗力；降低脆性折转温度和缺口敏感性.（3）对材料无特殊要求，低碳钢、低合金钢甚至中、高合金钢均可应用。（4）在高温下进行塑性形变，形变抗力小，一般压力加工（如轧制、压缩）下即可采用，并且极易安插在轧制或锻造生产流程中。（5）大大减化钢材或零件的生产流程，缩短生产周期，减少能耗，降低成本。（6）高温形变热处理的强化程度不如低温形变热处理，而且较易在截面较小的工件上进行。（7）高温形变热处理要求比普通热处理更加严格的过程控制，尤其是高温形变参数（决定形变后奥氏体状态）和冷却过程（最终决定材料的组织和性能）的控制.同时由于引入高温形变过程，工艺的复杂性大大增加。
二、钢材的高温形变热处理
1.形变参数对热形变奥氏体状态的影响比低碳低合金钢复杂得多.一定的形变温度下，当形变速率达到某一数值时，奥氏体的动态再结晶被强烈推迟，再结晶开始的临界形变量达到最大，再结晶以晶粒碎化方式进行，得到超细的动态再结晶组织.无论大于或小于此值，动态再结晶都较易发生；固定形变速率，随形变温度变化，动态再结晶亦在某一温度下被严重推迟.高于或低于此温度形变，再结晶都较易发生.对其中的高温形变再结晶规律有了较全面的认识。这类钢含较多的合金元素，高温形变时发生相当多的动态析出（动态析出在低碳低合金钢中亦可发生，但很少，可不考虑），使再结晶行为复杂。（1）高温形变参数不仅直接影响钢中再结晶行为，而且通过影响析出过程间接影响再结晶行为。其再结晶规律是高温形变参数综合影响的结果。（2）高合金钢高温形变动态回复（加工硬化）组织以发达的亚晶为主要特征。（5）动态析出在高合金钢的动态再结晶行为中起重要作用.研究表明，当动态析出过程强烈，第二相析出呈细小、均匀、弥散分布时，析出产生的钉扎力钉扎住位错、亚晶界等，使其不能移动，动态再结晶过程受到严重阻碍，表现为再结晶开始的临界形变量增大，动态再结晶按晶粒碎化方式进行.相反，，若动态析出过程较弱，析出颗粒较大，数量较少时，则钉扎作用很小，位错，亚晶等都可以进行自由迁移，表现为动态再结晶较易发生，再结晶按一般的形核长大方式进行；若第二项析出介于上述两者之间，则动态再结晶的两种方式同时存在。由于大量析出的发生，导致基本金属的化学成分改变，参数不能用来描述这类钢的动态再结晶。
2.棒材的在线热处理。棒材在轧后进行穿水冷却，是提高棒材的强度，节约合金元素的重要方法之一。棒材的温度变化过程是：棒材经过最后一架轧机后，进入湍流管进行淬火，随后从棒材中心扩散到表面的热能使温度有所回升并使材料回火。位于系统使用的水流量比其它系统小，但水压比其他系统高，不仅减少了水的消耗，而且能减少安装费。螺纹钢轧后穿水冷却，利用轧件高温快速淬火以及轧件芯部的余热回火，使轧件表面形成回火马氏体组织，芯部则形成细粒铁素体和珠光体组织。从而提高钢材的综合机械性能，棒材控制冷却工艺，可使钢筋的屈服强度提高150~200MPa。碳素钢Q235钢材经穿水冷却后，可将钢筋的强度标准提高2级，螺纹钢穿水冷却性能可达46级。螺纹钢穿水冷却技术无需添加合金元素而提高钢筋的强度，并且可用同一成分的钢生产不同强度级别的钢筋，即控制钢材性能的柔性轧制技术，目前国内外许多企业均采取这种工艺生产优质螺纹钢筋。轧制后很缓慢冷却，防止自回火后离线热处理的脆性开裂；在线软化退火，可以在线仍处于高温的轧件加入配套的加热炉内。工具钢和高速钢：轧制后很缓慢冷却，防止自回火后离线热处理的脆性开裂，由于完成热处理周期需要很长的时间，不能进行在线软化退火。轴承钢：轧制后缓慢冷却，为后续离线热处理准备金相结构，采用低温精轧工艺，在线将仍处于高温的轧件加入配套的加热炉内，进行在线球化退火。
3.高温热处理技术。基于钢材在超高温热处理前后材料的循环本构模型，采用有限元方法模拟该超高温热处理技术所产生的钢材局部强度削弱作用，并分析该超高温热处理技术应用于耗能构件设计中的有效性。根据热处理后钢材强度弱化性能，设计了两种局部低强防屈曲支撑，外包钢管混凝土型和全钢型局部低强防屈曲支撑。常用的防屈曲支撑是通过减小内核构件的截面尺寸以及对钢芯端部进行加强，进而使内部钢芯屈服耗能。局部低强度防屈曲支撑主要是对内芯采用局部超高温热处理后等代截面的切削。因此内芯将保持通长截面不变，可避免传统设计中因内核切割所造成的截面突变以及切割缺陷，同时可减少和降低对应维护构件内部的变截面处理要求。，塑性变形主要集中在中间的热处理后的弱化区范围内，两端的普通钢材区域塑性应变较小，可见内芯的高塑性发展及多波屈曲可被有效限制在混凝土围护单元之内。当支撑受压时，可有效产生多波屈曲现象，塑性应变主要产生于支撑内部经超高温处理后的钢材区域，在端部以及外部约束钢管处未见塑性发展。可见，通过钢材强度的弱化使局部区域耗能，可以控制塑性发展的区域和范围，从而保护端部连接。同时，该局部低强度防屈曲支撑可简化端部构造，节省传统支撑设计中为保证端部安全的一系列复杂加强措施。
高温形变热处理作为重要的形变热处理方法之一，通过在高温（奥氏体区）引入形变强化，利用随后的相变，最终使材料（零件）获得形变强化和相变强化的综合效果。自出现以来，一直受到人们的普遍关注，对其进行了较详细的研究.特别是近几十年来，这种新型复合热处理工艺得到了更进步的发展，已成为在理论研究上和实际应用中都相当成熟的钢的强化手段.介绍了这种工艺作了阐述。
参考文献：
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