TMCP技術

控制軋制和控制冷卻技術,即TMCP技術,是20 世紀鋼鐵業最偉大的成就之正是因為有了TMCP技術,鋼鐵業才能源源不斷地向社會提供越來越優良的鋼鐵材料,支撐著人類社會的發展和進步。

TMCP 技術的目標是實現晶粒細化和細晶強化。在TMCP 的發展歷程中,人們首先認識到的是控制軋制。其核心思想是對奧氏體硬化狀態的控制,即通過變形在奧氏體中積累大量的能量,力圖在軋制過程中獲得處於硬化狀態的奧氏體,為後續的相變過程中實現晶粒細化做準備。控制軋制的基本手段是“低溫大壓下”和添加微合金元素。所謂“低溫”是在接近相變點的溫度進行變形,由於變形溫度低,可以抑制奧氏體的再結晶,保持其硬化狀態。“大壓下”是指施加超出常規的大壓下量,這樣可以增加奧氏體內部儲存的變形能,提高硬化奧氏體程度。增加微合金元素,如鈮,是為了提高奧氏體的再結晶溫度,使奧氏體在比較高的溫度即處於未再結晶區,因而可以增大奧氏體在未再結晶區的變形量,實現奧氏體的硬化。

為了突破控制軋制的限制,同時也是為了進一步強化鋼材的性能,在控制軋制的基礎上,又開發了控制冷卻技術。控制冷卻的核心思想,是對處於硬化狀態奧氏體相變過程進行控制,以進一步細化鐵素體晶粒,甚至通過相變強化得到貝氏體等強化相,進一步改善材料的性能。控制冷卻的理念可以歸納為“水是最廉價的合金元素”這樣一句話。目前控制冷卻上存在的主要問題是高冷卻速率下材料冷卻不均而發生較大殘餘應力、甚至翹曲的問題。例如,作為控制冷卻的極限結果,直接淬火的作用早已為人們所認識。但是,其潛在的能力一直來得到發揮,原因在於直接淬火條件下冷卻均勻性的問題一直沒有得到解決,板形控制一直因擾著人們。
為了提高再結晶溫度,利於保持奧氏體的硬化狀態,同時也為了對硬化狀態下奧氏體的相變過程進行控制,控制軋制和控制冷卻始終與微合金化緊密聯繫在一起。由於鉬等微合金元素的加人,顯著提高了鋼材的再結晶溫度,使材料很大一部分熱加工區間位於未再結晶區,這大大強化了奧氏體的硬化狀態。應當注意的是,微合金元素的加人,甚至合金元素的加人,會大幅度提高材料的碳當量。顯然,這會惡化材料的焊接性能。當然,加入的微合金元素,除了有利於奧氏體硬化外,還經常會以碳氮化物的形式析出,對材料實行沉澱強化,從而對材料強度的提高作出貢獻。至於合金元素的添加,對於奧氏體相區的控制、淬透性控制、相變組織控制會有至關重要的影響,在具體材料設計中根據需要予以考慮。
採用“低溫大壓下”,與長久以來形成的“趁熱打鐵”的傳統觀念背道而馳。它必然受到設備能力等條件的限制,操作方面的問題也自然不容迴避。為了實現“低溫大壓下”,人們需要付出代價。長期以來,人們為大幅提升軋制設備能力,投人了大筆資金、人力和資源,與“低溫大壓下”的思想不無關係。

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