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摘要：通过对线材生产过程中各控冷参数的控制，研究其对奥氏体相变以及组织性能的影响；并总结其影响规律。
关键词：奥氏体化 吐丝温度 终轧温度
中图分类号：P423文献标识码： A
0前言
在线材的生产过程中，对线材的相变组织以及力学性能起主要影响作用的是轧制后由高温红热状态向常温状态冷却的过程中的冷却温度以及冷却速度。因此轧制后的冷却过程是线材质量保证的关键环节。控制冷却的工艺技术是从七十年代后期才慢发展起来的。在过去的三十多年，我国在控制冷却的理论研究方面有了很大的进展，并总结了不同的控制冷却工艺对不同的钢材的影响规律。这些都对我们的实际生产产生很好的指导作用，并能够充分发挥控制冷却的工艺效果。
1线材的奥氏体化
为了使线材能够获得所需组织与性能,都需要进行热处理。而大多数热处理工艺都需要将钢件加热到Ac1Ac3以上形成单一或部分奥氏体组织,这一过程称之为奥氏体化。奥氏体化的线材通过一定的方式进行冷却，以获得预期的组织及性能来满足工程需要。除了热处理以外,线材的其他热加工过程也同样存在类似的奥氏体化过程以及随后冷却时发生的组织和性能的变化。因此,加热时的组织转变是线材热处理及其他热加工过程的基础，并且热处理线材的组织和性能与其他加热时形成的奥氏体特性有直接关系。例如过热引起的奥氏体晶粒过大,将导致线材热处理后冲击韧性降低，断口呈粗晶粒状,表现出明显的脆化倾向。
2控制冷却工艺对奥氏体的相变及组织性能的影响
控制冷却的主要目的是通过控制钢材轧后的冷却速度来获得理想的室温组织，合理的冷却速度是获得理想组织的前提，为了正确制定冷却工艺，必须充分了解工艺参数对轧后奥氏体相变的影响规律。它对线材成品的内部组织，力学性能及二次氧化等均有重要的影响。控制冷却的实质是利用轧件热轧后的轧制余热，以一定的控制冷却速度,从而获得所需要的组织和性能，以达到提高产品内在的质量的目的。
2.1控冷工艺参数对相变的影响
2.1.1工艺参数对奥氏体向铁素体转变温度Ar3的影响
变形对Ar3的影响主要是由奥氏体晶粒及变形所产生的变形能所产生的。首先，奥氏体未再结晶区变形导致变形带的产生以及畸变能增加从而影响Ar3温度，称为形变诱导相变；其次是在奥氏体再结晶区变形会导致奥氏体晶粒的细化，也会到影响A r3温度。由于变形奥氏体晶粒越粗大,奥氏体成分就会越均匀，奥氏体也就会更稳定，导致其分解的形核率降低，转变孕育期延长，使得Ar3点的降低。
轧后线材的吐丝温度同样也是影响线材关键因素，它直接影响过冷奥氏体的稳定性。在工艺条件相同的情况下，吐丝温度低,会使得奥氏体晶粒长大的趋势变小，相变前奥氏体晶粒变细，这样有利于奥氏体分解过程的形核率,缩短相变孕育期，也使铁素体相变得开始温度提高。奥氏体分解的转变温度与时间由冷却速率冷所决定，同时，冷却速率也决定着线材的组织形态。因此，相变區冷却速度的控制是整个控冷工艺的关键所在。一般而言，控制冷却速度越高，Ar3越低。而变形使Ar3升高，并且随冷却速度的提高而增大。
2.1.2工艺参数对奥氏体向珠光体转变和贝氏体转变的影响
根据目前的研究成果，变形会使奥氏体向转变加速，从而导致材料的淬透性不佳。变形对铁素体的影响存在相同的规律，即珠光体与铁素体变形温度越低，转变开始温度Ar1s和终了温度Ar1f就会越高。并且随着变形的增大，相变温度Ar1s和Ar1f也会表现出上升的趋势。
由于贝氏体转变是由扩散型与共格型A→F转变的混合而成，故变形对奥氏体向贝氏体转变的影响较奥氏体向珠光体要复杂。变形导致奥氏体缺陷密度增加,从而使得铁原子产生自扩散，这样贝氏体转变速度加快。但由于存在高温奥氏体，这样就造成多边形化亚组织将奥氏体分割成很多细小的共格区，很大程度上破坏晶格取向延续性，致使贝氏体转变过程中，铁素体的共格成长受到阻碍，使得贝氏体转变过程速度减慢。
吐丝温度是通过影响相变前形成奥氏体晶粒大小而对珠光体产生影响的。在同等工艺条件下，吐丝温度越低，奥氏体长大的趋势越小，奥氏体晶粒就越细。晶界面积越大，珠光体成核点就多，这样，会使得珠光体开始转变线和终了转变线向时间短的一侧以及高温侧移动。
轧制后加速冷却或控制冷却工艺不仅使相变温度发生变化并能影响转变前奥氏体晶粒长大，使得晶粒尺寸减小。抑制冷却的主要工艺是控制奥氏体的转变温度、时间及析出温度。一般而言，冷速越大，相变温度下降的也就越大。故轧制后线材的冷速越大，奥氏体向珠光体的转变温度越低,既Ar1越低。
2.2控冷工艺参数对组织性能的影响
线材轧制后的控制冷却工艺是保证线材质量的关键,线材的相变组织、力学性能及二次氧化等均受其影响。控制冷却工艺在本质上是通过利用线材热轧后的轧制余热以一定的控制冷却速度来获得线材所需的组织以及性能,使线材产品以达到需要的质量目的。线材控制冷却的工艺参数主要包括吐丝温度、终轧温度以及集卷温度等。这些工艺参数决定了线材产品的最终质量，是保证线材性能和组织的关键工艺参数。
吐丝温度直接影响奥氏体的稳定性，它是控制相变开始的关键，吐丝温度的高低直接影响线材的质量。在斯太尔摩冷却工艺中，吐丝温度一般根据钢种及线材用途控制在760~950°C范围内。在制定具体的吐丝温度时，要根据过冷奥氏体分解温度、化学成分以及线材性能等因素进行制定。相应区冷却速度决定奥氏体的时间和分解转变温度，也是影响线材最终组织形态的重要参数。它是控冷过程中的关键参数，一般以缓慢的冷却速度冷却，其工艺通常是延迟型斯太尔摩冷却工艺。
终轧温度是影响相变过程中组织转变以及转变产物的形貌的关键参数。终轧温度决定奥氏体晶粒度大小，从而影响组织转变。一般而言，终轧温度越高，晶粒越是粗大；终轧温度越低，晶粒就越细小。终轧温度根据不同的钢种以及性能要求而有所变化。对于强度指标要求不高，终轧温度一般可设定在980~1050°C左右。对于Si-Mn类低碳钢合金焊丝钢则不宜过高，因为变前奥氏体晶粒大小是此类钢种最终性能的关键，如果终轧温度过高将可能导致相变终了线向右偏移，导致贝氏体或马氏体组织出现，从而对后续加工不利，所以其终轧温度不宜过高。
集卷温度取决于相变温度及冷却过程。通常情况下要求集卷温度在250°C以下以避免集卷后高温氧化以及F0分解转变。设备条件受限时可略高于此温度。
3结论
从上述分析中可得，通过改变工艺参数将引起相变温度的变化，以使组织结构发生变化。首先，单纯从相变后铁素体晶粒长大的角度可知，奥氏体区域大、相变温度Ar3低对获得细晶铁素体较为有利。其次，奥氏体未再结晶区的变形是变形诱导铁素体的强制相变，从而使相变温度提高，使得C曲线左移，并且这种相变温度的升高不会使铁素体晶粒粗化。故在控制冷却工艺中，要根据工艺参数对奥氏体的影响进行综合考虑以选取最佳的工艺参数组合已实现线材的组织及性能要求。
参考文献：
【1】曹树卫. 高速线材生产中的控轧控冷[J]. 金属制品. 2005
【2】王建林. 轧制ER70S一6焊丝钢控冷工艺对拉拔性能影响的研究[D].北京科技大学。1997
【3】张强.合金钢轧制.冶金工业出版社[M].1993
【4】陈瑞飞，徐本军. 线材生产中的控制轧制和控制冷却技术[J]. 现代机械. 2011
【5】黎静. 影响12.5mmSWRH82B盘条性能的控冷工艺分析[J]. 中国钢铁年会.2001
关键词：奥氏体化 吐丝温度 终轧温度
中图分类号：P423文献标识码： A
0前言
在线材的生产过程中，对线材的相变组织以及力学性能起主要影响作用的是轧制后由高温红热状态向常温状态冷却的过程中的冷却温度以及冷却速度。因此轧制后的冷却过程是线材质量保证的关键环节。控制冷却的工艺技术是从七十年代后期才慢发展起来的。在过去的三十多年，我国在控制冷却的理论研究方面有了很大的进展，并总结了不同的控制冷却工艺对不同的钢材的影响规律。这些都对我们的实际生产产生很好的指导作用，并能够充分发挥控制冷却的工艺效果。
1线材的奥氏体化
为了使线材能够获得所需组织与性能,都需要进行热处理。而大多数热处理工艺都需要将钢件加热到Ac1Ac3以上形成单一或部分奥氏体组织,这一过程称之为奥氏体化。奥氏体化的线材通过一定的方式进行冷却，以获得预期的组织及性能来满足工程需要。除了热处理以外,线材的其他热加工过程也同样存在类似的奥氏体化过程以及随后冷却时发生的组织和性能的变化。因此,加热时的组织转变是线材热处理及其他热加工过程的基础，并且热处理线材的组织和性能与其他加热时形成的奥氏体特性有直接关系。例如过热引起的奥氏体晶粒过大,将导致线材热处理后冲击韧性降低，断口呈粗晶粒状,表现出明显的脆化倾向。
2控制冷却工艺对奥氏体的相变及组织性能的影响
控制冷却的主要目的是通过控制钢材轧后的冷却速度来获得理想的室温组织，合理的冷却速度是获得理想组织的前提，为了正确制定冷却工艺，必须充分了解工艺参数对轧后奥氏体相变的影响规律。它对线材成品的内部组织，力学性能及二次氧化等均有重要的影响。控制冷却的实质是利用轧件热轧后的轧制余热，以一定的控制冷却速度,从而获得所需要的组织和性能，以达到提高产品内在的质量的目的。
2.1控冷工艺参数对相变的影响
2.1.1工艺参数对奥氏体向铁素体转变温度Ar3的影响
变形对Ar3的影响主要是由奥氏体晶粒及变形所产生的变形能所产生的。首先，奥氏体未再结晶区变形导致变形带的产生以及畸变能增加从而影响Ar3温度，称为形变诱导相变；其次是在奥氏体再结晶区变形会导致奥氏体晶粒的细化，也会到影响A r3温度。由于变形奥氏体晶粒越粗大,奥氏体成分就会越均匀，奥氏体也就会更稳定，导致其分解的形核率降低，转变孕育期延长，使得Ar3点的降低。
轧后线材的吐丝温度同样也是影响线材关键因素，它直接影响过冷奥氏体的稳定性。在工艺条件相同的情况下，吐丝温度低,会使得奥氏体晶粒长大的趋势变小，相变前奥氏体晶粒变细，这样有利于奥氏体分解过程的形核率,缩短相变孕育期，也使铁素体相变得开始温度提高。奥氏体分解的转变温度与时间由冷却速率冷所决定，同时，冷却速率也决定着线材的组织形态。因此，相变區冷却速度的控制是整个控冷工艺的关键所在。一般而言，控制冷却速度越高，Ar3越低。而变形使Ar3升高，并且随冷却速度的提高而增大。
2.1.2工艺参数对奥氏体向珠光体转变和贝氏体转变的影响
根据目前的研究成果，变形会使奥氏体向转变加速，从而导致材料的淬透性不佳。变形对铁素体的影响存在相同的规律，即珠光体与铁素体变形温度越低，转变开始温度Ar1s和终了温度Ar1f就会越高。并且随着变形的增大，相变温度Ar1s和Ar1f也会表现出上升的趋势。
由于贝氏体转变是由扩散型与共格型A→F转变的混合而成，故变形对奥氏体向贝氏体转变的影响较奥氏体向珠光体要复杂。变形导致奥氏体缺陷密度增加,从而使得铁原子产生自扩散，这样贝氏体转变速度加快。但由于存在高温奥氏体，这样就造成多边形化亚组织将奥氏体分割成很多细小的共格区，很大程度上破坏晶格取向延续性，致使贝氏体转变过程中，铁素体的共格成长受到阻碍，使得贝氏体转变过程速度减慢。
吐丝温度是通过影响相变前形成奥氏体晶粒大小而对珠光体产生影响的。在同等工艺条件下，吐丝温度越低，奥氏体长大的趋势越小，奥氏体晶粒就越细。晶界面积越大，珠光体成核点就多，这样，会使得珠光体开始转变线和终了转变线向时间短的一侧以及高温侧移动。
轧制后加速冷却或控制冷却工艺不仅使相变温度发生变化并能影响转变前奥氏体晶粒长大，使得晶粒尺寸减小。抑制冷却的主要工艺是控制奥氏体的转变温度、时间及析出温度。一般而言，冷速越大，相变温度下降的也就越大。故轧制后线材的冷速越大，奥氏体向珠光体的转变温度越低,既Ar1越低。
2.2控冷工艺参数对组织性能的影响
线材轧制后的控制冷却工艺是保证线材质量的关键,线材的相变组织、力学性能及二次氧化等均受其影响。控制冷却工艺在本质上是通过利用线材热轧后的轧制余热以一定的控制冷却速度来获得线材所需的组织以及性能,使线材产品以达到需要的质量目的。线材控制冷却的工艺参数主要包括吐丝温度、终轧温度以及集卷温度等。这些工艺参数决定了线材产品的最终质量，是保证线材性能和组织的关键工艺参数。
吐丝温度直接影响奥氏体的稳定性，它是控制相变开始的关键，吐丝温度的高低直接影响线材的质量。在斯太尔摩冷却工艺中，吐丝温度一般根据钢种及线材用途控制在760~950°C范围内。在制定具体的吐丝温度时，要根据过冷奥氏体分解温度、化学成分以及线材性能等因素进行制定。相应区冷却速度决定奥氏体的时间和分解转变温度，也是影响线材最终组织形态的重要参数。它是控冷过程中的关键参数，一般以缓慢的冷却速度冷却，其工艺通常是延迟型斯太尔摩冷却工艺。
终轧温度是影响相变过程中组织转变以及转变产物的形貌的关键参数。终轧温度决定奥氏体晶粒度大小，从而影响组织转变。一般而言，终轧温度越高，晶粒越是粗大；终轧温度越低，晶粒就越细小。终轧温度根据不同的钢种以及性能要求而有所变化。对于强度指标要求不高，终轧温度一般可设定在980~1050°C左右。对于Si-Mn类低碳钢合金焊丝钢则不宜过高，因为变前奥氏体晶粒大小是此类钢种最终性能的关键，如果终轧温度过高将可能导致相变终了线向右偏移，导致贝氏体或马氏体组织出现，从而对后续加工不利，所以其终轧温度不宜过高。
集卷温度取决于相变温度及冷却过程。通常情况下要求集卷温度在250°C以下以避免集卷后高温氧化以及F0分解转变。设备条件受限时可略高于此温度。
3结论
从上述分析中可得，通过改变工艺参数将引起相变温度的变化，以使组织结构发生变化。首先，单纯从相变后铁素体晶粒长大的角度可知，奥氏体区域大、相变温度Ar3低对获得细晶铁素体较为有利。其次，奥氏体未再结晶区的变形是变形诱导铁素体的强制相变，从而使相变温度提高，使得C曲线左移，并且这种相变温度的升高不会使铁素体晶粒粗化。故在控制冷却工艺中，要根据工艺参数对奥氏体的影响进行综合考虑以选取最佳的工艺参数组合已实现线材的组织及性能要求。
参考文献：
【1】曹树卫. 高速线材生产中的控轧控冷[J]. 金属制品. 2005
【2】王建林. 轧制ER70S一6焊丝钢控冷工艺对拉拔性能影响的研究[D].北京科技大学。1997
【3】张强.合金钢轧制.冶金工业出版社[M].1993
【4】陈瑞飞，徐本军. 线材生产中的控制轧制和控制冷却技术[J]. 现代机械. 2011
【5】黎静. 影响12.5mmSWRH82B盘条性能的控冷工艺分析[J]. 中国钢铁年会.2001