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摘要：基于2800mm热轧生产线的装备特点，对TC4中厚板材进行了控制轧制工艺的开发，以提高它的强韧性。为了对比工艺效果，对同一规格TC4合金板材分别采用常规轧制与控制轧制工艺进行热轧，经800℃×1h/AC的普通退火后，对板材试样进行了金相分析和力学性能测试。结果表明：与常规轧制工艺相比，控制轧制后的板材室温强度提高了约30MPa，而伸长率与常规轧制板材的基本相当；由于轧透性大大提高，板材断面组织更加细小均匀。
关键词：钛合金板；控制轧制；力学性能；微观组织
1、前言
管线钢在国内许多钢厂都已生产，但成品均为板卷交货。在中厚板轧机上生产管线钢受到设备能力限制，一直不能大批量生产。近几年来国内引进国外的先进控轧控冷设备和技术，使在中厚板生产过程中实现控轧控冷工艺成为可能。由于中厚板生产采用未再结晶控轧控冷工艺，不能实施大压下制度，因此提出了再结晶区控轧控冷工艺。国内外许多资料介绍了Nb-V-Ti微合金钢的再结晶区控轧控冷工艺实施机理
2、两种控轧控冷工艺对组织和性能的影响
通过实验室得到了一40℃时低温冲击韧性为150J/c}n2左右的低碳微合金钢板，为中厚板管线钢的生产奠定了理论基础。日本也有双机架中厚板轧机采用再结晶控轧工艺生产管线钢的实例。
本文根据前人的试验结果，在单机架四辊可逆中厚板轧机上作了试轧，比较了两种工艺的各自优缺点，可作为同类产品的生产借鉴。2试轧工艺制度和数据采集管线钢化学成分见表对于14~的成品板，选用160~厚的板坯，采用两种轧制工艺：再结晶区控轧控冷和未再结晶区控轧及轧后空冷工艺。由于工艺上的限制，轧后20s进入水冷段。力学性能采用MIS一300kN万能试验机测试，用Neophot显微镜观察金相组织和夹杂物形貌。现场工艺参数记录和性能检验见表203试验结果分析和讨论。可以看出：（1）两种工艺的6、和明相差不大，这是由于在多边形铁素体+少量珠光体钢中，微合金元素的析出强化是影响强度的主要因素，因此，化学成分是影响钢的强度的主要因素；（2）再结晶区控轧冲击韧性要比未再结晶区控轧的冲击韧性低，而且随着冲击功的测试温度的降低，下降很快，见图1、图2。观察冲击后断口为脆性断口，说明再结晶区控轧控冷钢板的韧脆性转变温度高。金相测定两者的晶粒度，未再结晶区控轧比再结晶区控轧晶粒度小1~2个级别，这是未再结晶区控轧的低温韧性好于再结晶区控轧
两种工艺都是通过细化晶粒来提高材料的韧性，但金属物理冶金学原理不同。未再结晶区控轧工艺是在奥氏体未再结晶区进行的，目的是在奥氏体内部形成高密度的形变带，增加晶粒的有效晶界面积，在相变过程中提供更多的形核点，从而细化晶粒，提高韧性。而再结晶区控轧工艺是通过反复多次再结晶细化奥氏体晶粒，通过相变过程中晶界形核细化晶粒。可见，再结晶晶粒相变形核仅限于在晶界，而未再结晶区控轧由于在晶界和晶内形变带都可以提供形核点，单位面积内形核率高。在相变前奥氏体晶粒的尺寸大小相同的情况下，未再结晶控轧要比再结晶控轧细化晶粒效果好，所以韧性好。由现场的具体情况来看，在中厚板轧机上实施再结晶区控轧控冷工艺与未再结晶区控轧控冷从工艺上要求各有不同。
管线钢是性能要求比较严格的钢种之一，虽然对于两种工艺实验室和现场都有试轧高性能管线钢的实例，但从现场应用效果来看，再结晶区控轧控冷工艺的效果并不好。总结两者的差别，再结晶区控轧控冷现场实施的条件是：（1>再结晶区控轧时对板坯质量要求比较严格，偏析程度小，要求降低加热温度，保证钢坯具有较细的原始奥氏体，以利于得到较细的静态再结晶晶粒，文献上提供的再结晶区控轧控冷工艺的加热温度为1050~1150℃。虽然生产中加热温度要高于文献中的温度，但多道次的再结晶可以弥补因加热温度过高造成的原始奥氏体晶粒粗大现象，而且总压缩比高达11.SoC2）保证一定的终轧道次压下率。现场实验中最后4道次的压下率分别为30.5%、29.100，28.800，13.60o，符合再结晶区控轧的最后几道次的大压下制度。C3）再结晶区控轧后应}h}；速进入水冷段。文献中虽然没有提到轧后进入水冷段的时间，但从实验条件分析，间隙时间大概在3~4s左右。现场由于设备布置形式和工艺条件限制，轧后20s进入水冷段。对于含锯钢，温度在900℃以上时，lOs以内就可以发生再结晶，随后发生晶粒长大现象，晶粒越细长大速度越快，再结晶细化晶粒效果减弱。这就是现场实行再结晶区控轧导致材料的韧性恶化的主要原因。
3、控轧控冷工艺的终轧温度对韧性的影响
从金相组织可以观察到，经过不同控轧控冷工艺的管线钢板的金相组织均为多边形铁素体+少量珠光体。无论是再结晶区控轧或未再结晶区控轧，冲击韧性都随着终轧温度的降低而改善，但两者的机理不同。再结晶区控轧，降低终轧温度在静态再结晶区轧制，通过静态再结晶细化晶粒，而且在较低的温度下，静态再结晶的晶粒组织不易粗化，在相变后保持较细的晶粒度，而且改善韧性；未再结晶区控轧，降低终轧温度可以增加奥氏体晶粒内部形变带密度，相变时提高形核率，细化相变后铁素体晶粒，以达到改善低温韧性的目的。降低终轧温度，可促使锯、钒、钦的碳氮化物在奥氏体内弥散析出，阻止奥氏体晶粒的长大，细化铁素体晶粒。
再结晶区控轧过程中，降低终轧温度对韧性并没有明显的改善，但现场的实际结果表明，低温冲击功随着终轧温度的降低变化明显。比较两者条件，现场由于设备和工艺上的限制，轧后进入冷却段的时间比较长，晶粒易长大，降低终轧温度可以显著降低再结晶过程中奥氏体晶粒形核和长大的速度，防止晶粒粗化。从图中可以看出，再结晶控轧的冲击功普遍比未再结晶控轧工艺的低，而且随着温度的降低冲击功明显下降，而未再结晶控轧的钢板在一20场寸，仍然表现出良好的冲击韧性，见图2，说明钢材的韧脆性转变温度比较低，尤其在进入两相区终轧后（如图2终轧温度747℃时），-60℃时仍具有非常高的冲击功。该钢种在这2种轧制工艺制度下都属于奥氏体的再结晶区轧制。试验结果表明，试验钢的控制轧制态性能明显优于热轧态性能，显微组织明显细化，
综上所述，未再结晶控轧钢材的韧脆性转变温度要比再结晶控轧钢板的低，而且在终轧温度900~740围内，随着终轧温度的降低而降低。
对于组织为珠光体+铁素体管线钢的中厚板生产，采用未再结晶控轧工艺钢材的冲击韧性要好于再结晶区控轧工艺的冲击韧性。
未再结晶区控轧控冷和再结晶区控轧控冷工艺对化学成分、钢坯质量、设备条件和操作有
冷加工变形量也要相应地进行变化，这样才能保证产品质量要求。另外，有的高线原料表面还有裂纹、耳子、夹杂、划伤等缺陷，如不注意会带入下工序，尤其是表面裂纹，冷加工变形促其延伸扩展，形成严重隐患，因此应加强热轧高线表面质量的检查。
4、结束语
影响冷轧带肋钢筋性能的一个重要因素就是母材的质量，而母材质量的好坏又取决于母材的化学成分、母材中夹杂物和气体的含量、母材的外形尺寸。要提高冷轧带肋钢筋的性能，必须重视对母材的选择，控制母材的成份、夹杂及气体含量、外形尺寸，这样，冷轧带肋钢筋质量才会有较大提高。
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