轧制变形与工艺基础

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1、第一节轧制变形基本原理1、金属的塑性变形与弹性变形1.1影响金属热塑性变形的主要因素影响金属热塑性变形的因素，冇金属木身内部因素和加热等外部条件。1）钢中存在:碳及其他合金元素，使钢的高温组织，除冇奥氏体外，还行其他过剩相。这些过剩相降低钢的帮性。钢中的杂质也是影响金属热塑性变形的内在因素，钢中的硫能使钢产生热脆。2）影响热轧吋塑性变形的外部条件奋加热介质和加热工艺，对碳钢而言，当变形条件相同吋，变形金属的化学成分及纟』1.织结构不同，温度对塑性的影响也不同，如图1-2-1。图中1、II、111、IV表示槊性降低区域（凹谷）；1、2、3表示槊性增高区

2、域（凸峰）。1区屮钢的塑性很低;II区（200-400°C）—•“蓝脆”区中，钢的强度高而塑性低;III区（850-95（TC）——相变温度区又称“热脆”区，钢通常一个相塑性好，W—个相塑性较差；TV区接近于钢的熔化温度，钢迕该区加热时笏发生过热或过烧，这时锏塑性敁低。所以，碳素钢热加工时的敁有利的温度范围是1000-1250°Co对合金钢而言，加热介质尤为重要。镍含fi达2-3%以上的合金钢，在含硫气氛中加热时，硫会扩散到金属中，并在晶界上形成低熔点的Ni&化合物，因而降低了金属的塑性。含铜超过0.6%的钢，有时甚至是含铜0.20.3%的钢，如在强

3、氣化气氛中较长时间的高温加热时，由于选择性氧化的结果，在钢的表而氧化铁皮下会富集一薄层熔点低于1100V的富铜合金，这层合金在iioo°c吋熔化儿侵蚀钢的表面层，使钢在热轧加工吋幵裂。3）热轧温度选择不合适，也会给金属带來不&的影响。当终轧温度过尚吋，往往会造成金属的晶粒粗人；若终轧温度过低吋，乂会造成晶粒沿加工方伸长的组织，并奋一定的加工硬化。在这两种情况下，金属的忡能都会变坏。所以，合理控制金属的热轧温度范围,对获得所需要的金属组织和性能，具冇重要意义。1.2金属的弹性变形金属晶格在受力时发生歪扭或拉长，当外力未超过原了之间的结合力时，去掉外力之

4、P晶格便会rh变形的状态恢兌到原始状态，也就是说未超过金属木身弹性极限的变形叫金属的弹性变形。多晶体发生弹性变形时，各个晶粒的受力状态是不均匀的。2、轧制过程2.1轧制过程基本概念轧制过程是轧件由摩擦力拉进旋转轧辊之间，受到压缩进行弹性变形的过程，通过轧制使金属具冇一定的尺寸、形状和性能。2.2咬入条件轧制过程的咬入条件为摩擦角P大于咬入角a。如图1-2-2所示，轧制吋轧件与轧辊表面接触的弧线叫咬入弧。咬入弧所对的闞心角称作咬入角。咬入角由压下量决定。在实际生产中不同条件下允许的敁大咬入角不In）,咬入角的大小与轧辊表而状态、轧制温度以及乳辊转速等因

5、素冇关，即与轧辊、轧件间的摩擦系数图1-2-2轧件在轧辊闹的变形图1一轧辊；2—轧件；3—接触弧；4一咬入角图1-2-3轧辊咬入轧件1—轧觀；2一轧件冇关。当咬入角大于允许的敁大咬入角时，轧件不能咬入。当咬入角小于或等于允许敁大咬入角吋轧件才能咬入。当轧件线速度为1.5-2.5m/s吋，其允许的最人咬入角为15°-24°。1）乳件咬入与摩擦力的关系当乳件与轧辊接触吋，轧件以力P作用在轧辊上，而每个轧辊以大小相等，方向相反的力P作川于金属上。同时，由于轧件与乳辊运动时相互接触，所以在轧件与轧辊之间产生摩擦力F。F在水平方向有一分力靠水平分力E将轧件拉入

6、轧辊（如图1-2-3），称h为拉入力。轧辊对轧件的压力P的水平分力为Px,艽方向与相反，阻碍乳件进入轧辊，称P、为推入力。当拉入力等于或小于推出力Px时，即时，轧件不能进入轧辊。只冇在拉入力匕大于推出力Px的条件下，轧件才能被拉入乳辊，实现正常咬入。由上可知，轧件与乳辊的接触摩擦力的大小决定了轧件能否咬入轧辊摩擦系数f为：.F/=tan式中P——轧辊与轧件的摩擦角。上式两式说明，只冇当乳辊与乳件之间的摩擦系数大于摩擦角的正切值，或摩擦角大于咬入角（

7、B〉ci）时，乳件才能被轧辊咬入。2）咬入角的计算计算公式：=cos一-營）式中a——咬入角；△h压卜

8、•量，inm；D——轧辊工作直径，mm。也可川近似公式计算：式中R轧辗工作半枉，mm。2）摩擦角的计算f=tan3式中P——摩擦角；f——摩擦系数，Z=y,式中：F为摩擦力，N;P为正压力，N。摩擦系数的人小与乳制温度、乳辊材质和轧辊表血状态等W素柯关。乳钢生产屮的摩擦系数一般根据下曲*的经验公式计算：对钢乳辊：f=l.05-0.0005t札-0.056v对铁轧辊：f=0.94-0.0005t札-0.056v式屮f——摩擦系数；tu——轧制温度，°C;v乳制速度，m/s。计算出摩擦系数f，杏三角函数表便可求得摩擦角。2.3改善咬入条件的措施咬入角和摩

9、擦系数是影响乳辊咬入轧件的两个因素。当摩擦系数-定时，为了使乳件易于咬入，必须减少咬入角。减少咬入角的方法杏