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控制冷却 创建时间：2008-08-02 控制冷却(controlled  cooling)

热轧后对钢材进行的旨在控制相变组织和提高钢材力学性能的冷却。

控制冷却是在精轧机后输出辊道上设置一个一定长度的冷却带，钢材热轧后通过冷却带，按一定的冷却制度进行的冷却。冷却制度根据钢的化学成分和对钢材的组织性能的要求决定。

钢材的轧后控制冷却，是20世纪50年代兴起的技术，问世以后发展很快，已应用在线材、带钢、厚板、钢管和型钢的生产上。在控制冷却的发展史上，线材控制冷却是最早的。1957年美国路易斯(D．Lewis)提出，在精轧机和卷取机之间的输送管中喷水对线材进行冷却。1959年克鲁姆(E．J．Crum)发明的一种“loopro”线材控制冷却方法得到应用。由于能源危机和石油工业的发展，促进了控制冷却在带钢生产上的应用。采用控制轧制和轧后控制冷却工艺可生产出高寒地区应用的具有高强度和好的低温韧性的管线用钢。厚板生产应用控制冷却(见钢板控制冷却)比带钢生产要晚些，1980年在日本福山制铁所厚板厂建成世界第一个厚板在线控制冷却装置。近年来控制冷却在钢管和型钢生产上也有应用(见钢管控制冷却和型钢控制冷却)。

理论基础     轧后控制冷却的机理根据钢材冷却的3个阶段而有所不同。

(1)第一阶段——从终轧到Ar3，温度区间。终轧后，特别是在奥氏体末再结晶区轧制后，在奥氏体内产生了大量位错和变形，奥氏体晶粒产生了很大变形。在相变前如进行定强度的冷却，既可阻止在高温下奥氏体晶粒的长大，又可阻止碳化物过早析出，同时也可适当固定位错，增加相变的过冷度，为变形奥氏体以后的相变作好组织上的准备。

(2)第二阶段——从Ar3到以后的相变温度区间。在此温度区间奥氏体发生相变。冷却速度在这个温度区间起着决定的作用。图l是09MnNb钢860oC终轧时的动态CCT曲线。从图中可见，如以0.5-2oC的冷却速度进行冷却，则得到的相变组织是l叨F+P。在得到F+P的范围内，冷却上速度越大，得到的珠光体比例越多，珠光体的片层间距也越小，铁素体晶粒也细小。如以5一15oC/s的冷却速度进行冷却，则可得到F+B组织。在得到F+B的范围内冷却速度越大，得到的贝氏体比例越大，贝氏体组织也越细小。在第二阶段，选择适当的冷却速度是非常重要的。而冷却速度的选择则要根据钢的化学成分和所要求的钢材性能来决定。

(3)第三阶段——第二阶段后的空冷。空冷主要起自回火和消除由前段快冷产生的应力的作用，也有增大析出强化和使相变组织均匀化的作用。

强韧化机理        经控制冷却的钢材，其强度和韧性都有提高，尤其是强度提高很大。强韧化机制包括：铁素体晶粒的细化，由贝氏体或其他相的强化，析出强化(见强韧性控制)的增大。与控制轧制钢材相比，控制冷却钢材的强度提高量(Δσs’Δσb)可近似用下式表示：

                     Δσs=Ky(Δd-1/2)+Δσppt+α             (1)

                      Δσb=Ky(Δd-1/2)+Δσppt’+KBfB+β                (2)

式中Ky，K为霍尔-佩奇(Hall-Petch)公式中与晶粒度有关的系数；d为铁素体晶粒直径；KB为贝氏体的强化系数；fB 为贝氏体体积百分数，%；Δσppt，Δσppt’为由控制冷却产生的析出强化的增大量；α、β为修正量。