過程冶金

過程冶金是冶金流程工程學的分科之一，他是建立在製造（生產）流程層次上的大尺度的整體集成性理論，是以物質和能量轉換為基礎的流程製造業中關於冶金製造流程中的工程科學和工程技術方面的學問。

基本介紹

• 中文名：過程冶金
• 外文名：The metallurgical process
• 學科：冶金工程
• 領域：冶煉
• 套用：冶金製造流程
• 範圍：熱軋過程冶金技術

熱軋過程冶金技術

鋼鐵材料的開發，在於說明製造方法，化學成分和生產工藝、金屬組織、機械性能和用途4個要素之間的關係，並構建各要素間的通道，即尋找以廂途為目標的合理製造方法。材料科學工程學成功的進展必須將結構（structure）、特性（properties）、工藝（fprocessing）及性能（performance）4個要求和基礎科學及社會需求連結起來。即使在熱軋過程中，也應進行充分考慮到這些條件的研究開發。

為了提高熱軋機的軋制速度，初期的先進連續式鋼板軋機的開發，主要是在美國進行的，其原動力是大量使用鋼板的汽車製造產業的興起。眾所周知，熱軋機具有高生產率和高精度，是軋制精鋼量>50%的鋼鐵業基礎設備，即使仍大量生產汽車用熱軋板和冷軋母材。近十年問，在減低環境負荷、連續化、直接連結化方面，熱軋過程（pmcess）都有大的變化和發展。從材料的視點來看，以廢鋼作為鐵源的薄板坯連鑄—小軋機的出現，以薄壁化和質量穩定化為目標的熱軋無接頭軋制、和可生產3μm超細晶粒鋼的特殊軋機都是值得記載的。

從金屬學的觀點來看，熱軋過程具有高速連續軋制、和在熱軋輸送輥道上急冷、以及卷取後緩冷的特點。利用此熱軋機岡有的形變熱處理效果，開發了各種熱軋高強度鋼板。以化學熱力學為基礎，利用了相變等而進行金相組織控制的熱軋機，在某種意義上可以說是巨大的化學反應裝置。占汽車車體總重量大約1/4的底盤和要求衝撞特性的結構件等安全部件都採用熱軋鋼板。

過程冶金技術熱軋高強度硬化組織鋼板

汽車用鋼板一般可用衝壓加工，加工方式可分為深沖、凸肚、延仲凸緣和彎曲4大類。熱軋鋼板的凸月十性與均勻延伸性相關，延伸凸緣（擴孔）性相關，彎曲性則與局部延伸性（或缺口延伸性）相關。另一方面，獲得高強度的方法可分類為以DP（雙相：Dual Phase即鐵素體+馬氏體）鋼板等為代表的不均勻硬化法，和以貝氏體單相組織為代表的均勻硬化法。前者加工硬化大，故均勻延伸性大，但局部延伸性小；另一方面，後者的局部延伸性大而均勻延伸性小。前者利用在軟質基體和硬質相界面積蓄的位錯強化，雖改善了均勻延伸率，但因混雜了其它硬質相，易產生界面剝離或硬質相自身的斷裂，從而造成局部延伸率低下。

合適（理想）的金相組織在均勻延伸性與局部延伸性方面是相反的，故難以獲得二者都優良的理想的加工用的熱軋高強板。

過程冶金技術熱軋馬氏體尺寸的影響

在研究了硬質第2相的硬度、尺寸和體積率對高合金鋼型DP（即雙相）鋼強度特性影響的基礎上，對含Si、Mn、Cr、Mo的熱軋DP鋼的C（碳）含量、熱軋條件變化，如何影響鋼的強度特性與金相組織進行了試驗研究。作為熱軋條件分別採用了高壓下率（88%） 低溫（920℃）精軋的細晶粒加工、和低壓下率（53%）且高溫（1150℃）精軋的粗晶粒加工。較之後者，前者加工鋼的M（馬氏體）尺寸小到代表性的1/5-1/6，M的體積率小，且其硬度變成了硬質相。

過程冶金技術套用

過程冶金多用來計算流體力學的數據可視化方法，設計的繪圖平台分別實現繪圖直角坐標系與螢幕坐標系的自動轉換，利用繪圖平台繪製不同的中間包對象，將中間包的外輪廓中兩種相位交接的地方定義為邊界，採用基於集合理論的格線劃分法實現中間包格線自動劃分，並實現了濃度場、溫度場等值線的圖形化、速度矢量場圖形化、夾雜物運動數據圖形化，使得CFD大量數據實現有效的可視化。可以在現有的基礎上不斷擴充可視化的內容，具有很好的擴展性，設計計算便於檢查和調整，可用於冶金等行業的計算機輔助設計計算。

總結

從熱軋過程冶金的視角、介紹了加工用熱軋高強度鋼板的金相組織控制、和利用熱軋機特點的高速連續軋制、及其後的連續急冷法，對超細晶粒鋼與TWIP鋼進行研究的概要。這些經驗以及尚待解決的問題，對於今後的產品開發和工藝技術完善都具有一定的參考價值。