控制轧制
控制轧制
controlled rolling
在热轧过程中，通过对金属加热、轧制和冷却的合理控制，使范性形变与固态相变过程相结合，以获得良好的晶粒组织，使钢材具有优异的综合性能的轧制技术（见形变热处理）。20世纪20年代，就研究钢在热加工时的温度和变形量等条件对显微组织和力学性能的影响。1925年德国人哈内门(H.Hanemann)等作了这方面的实验和工厂试验。第二次世界大战中荷兰、比利时、瑞典等国一些没有热处理设备的轧钢厂，把终轧的温度控制在900℃以下，给予20～30％的压下量,生产出具有良好韧性的钢材。1958年发现含微量铌的低碳钢，通过适当的轧制工艺，可提高强度和韧性，使控制轧制技术得到进一步发展。1968年美国采用控制轧制法生产出性能良好(σs≥42.2kgf/mm2)的含铌钢板,用来制造大口径输油管。澳大利亚和加拿大用控制轧制法生产出输油管和其他结构用的高强度钢板。60年代中期，英国钢铁研究协会进行了一系列研究，提出降低钢的含碳量改善延性和焊接性，利用铌或钒获得高的强度，采用控制轧制法来保证钢的韧性；还研究了铌对奥氏体再结晶的抑制作用，以及对细化奥氏体晶粒的有效作用等。60年代后期，日本用控制轧制法生产出低温韧性好的钢板，发展出一系列新的生产工艺。
控制轧制是在热轧过程中把金属范性形变和固态相变结合起来而省去轧后的热处理工序。这是既能生产出强度、韧性兼优的钢材，而又能节约能耗的一项新工艺。控制轧制对轧机的设备强度、动力和生产控制水平均提出了较高的要求。
控制轧制工艺主要用于含有微量元素的低碳钢种，钢中常含有铌、钒、钛,其总量一般小于0.1％。控制轧制的内容是控制轧制参数，包括温度、变形量等，以控制再结晶过程，获得所要求的组织和性能（见金属塑性变形）。加入某些微量元素可使钢的再结晶开始温度升高很多，同时适当地降低轧制温度。从而使多道次变形的效果叠加，使再结晶在较大的变形量和较低的温度下进行，而使钢材获得符合要求的组织和性能的钢材。根据塑性变形、再结晶和相变条件，控制轧制可分为三阶段，如下所述。
在奥氏体再结晶区控制轧制 在奥氏体再结晶温度以上的温度范围（≥950℃）内进行轧制,使再结晶和变形交替进行，以细化奥氏体晶粒。细化的奥氏体变成的铁素体，其晶粒也是细化的，从而也就提高了钢的韧性。
在奥氏体未再结晶区控制轧制 在奥氏体再结晶开始温度到Ar3以上进行轧制，其目的是使奥氏体晶粒拉长，同时在晶内形成大量变形带，增加奥氏体向铁素体转变时的晶核生成能，获得极其细小的铁素体晶粒，以提高钢的韧性，并在钢中形成铌的碳化物和氮化物，以抑制再结晶。
在奥氏体和铁素体两相区控制轧制 在奥氏体和铁素体两相区温度范围内(Ar3以下)进行轧制时,伴随着加工硬化和珠光体析出的硬化而提高了钢的强度，降低韧性－脆性转变温度。但是由于产生了织构(见择优取向)，板厚方向的强度和冲击韧性都降低了。
控制轧制技术已在生产中取得成效，应用范围不断扩大。除含微量铌、钒、钛的钢外，含锰钢和硅锰钢的控制轧制也取得成效。把控制轧制的原理应用于各种钢材（如不锈钢、轴承钢等）生产中，改进轧制工艺制度，以提高钢材的综合性能，就形成了“广义的”控制轧制的概念。中国蕴藏着丰富的含铌、钒、钛矿物，为应用、发展控制轧制技术提供了良好的资源条件。中国自1975年系统地研究了控制轧制技术，已在生产铌钢、钒钛钢和低锰钢等低合金高强度结构钢方面取得成效。