平整机原理及应用

1、平整机原理及应用编制人：孙海利2010-6271金属材料的性能metallicity41.1机械性能mechanical properties41.2工艺性能technological properties51。3化学性能Chemical Properties62屈服平台yeild point elongation62.1柯氏气团72.2吕德斯带82.2。1 吕德斯带形成的原因82。2.2 预防措施93铁碳合金113。1铁碳相图113.1.1基本相113.1。1。1铁素体113.1。 1.2奥氏体123.1. 1。3渗碳体123.1。2铁碳相图的应用123.1。2.1最为合理选择材料的依据123。1。2。2作为制定热加工工艺的依据。133。2常见元素对钢的性能的影响.133.2。1碳133。2。2硫133.2.3磷143。2。4锰143。2。5硅143。2。6氢143。2.7氮153。2.8其它154平整机（skinpass）174。1平整机的目的174。2影响平整控制的因素184.2.1带钢本身属性184。2.2工作辊直径184.2.3摩擦力184。2。4速度184。2。5张力194

2、.3粗糙度转换194。4延伸率204。5平整机工作辊与支承辊的材质204。6平整机上的轧制力214.7弯辊系统214.8平整机的控制方式224.8。1恒轧制224。8。2横延伸控制225、常见质量缺陷及原因245.1带钢温度的限制245.2表面夹层245。3孔洞255。4氧化铁皮压入255。5划伤265。6辊印265。7振痕265。8氧化色275.9横折印285.10羽纹/平整纹285.11锈蚀295.12乳化液斑305。13平整液斑305.14黑带315。15边鼓325。16分层335.17粘结纹335.18边部横纹345.19轧机热划伤351金属材料的性能metallicity材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等）、化学性能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能也叫机械性能。材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。1。1机械性能mechanical properties机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。1、强度:材料在外力（载荷)作用下，抵抗变形和断裂的能力。材料单位面积受载荷称应力。2、屈服点yield strength（R

3、e)：称服强屈度，指材料在拉抻过程中，材料所受应力达到某一临界值时，载荷不再增加变形却继续增加或产生0。2L。时应力值,单位用牛顿/毫米2（N/mm2）表示。3、抗拉强度tensile strength（Rm)也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。单位用牛顿/毫米2(N/mm2)表示.4、延伸率elongation（）：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。5、断面收缩率reduction of area（）材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比.6、硬度Hardness:指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力，常用硬度按其范围测定分布氏硬度(HBS、HBW)和洛氏硬度（HKA、HKB、HRC）7、冲击韧性impact toughness(Ak）:材料抵抗冲击载荷的能力,单位为焦耳/厘米2(J/cm2）。8、硬化系数（n）temper roll coefficient：9、厚向异性系数（r）anisotropy coefficient：在单向拉伸中，宽度方向与厚度方向的应变之比。1。2工艺性能technological properties指材料承受各种加工、处

4、理的能力的那些性能。1、铸造性能:指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能，主要包括流性能、充满铸模能力；收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力;偏析指化学成分不均性.2、焊接性能：指金属材料通过加热或加热和加压焊接方法，把两个或两个以上金属材料焊接到一起，接口处能满足使用目的的特性。3、顶气段性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。4、冷弯性能：指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度一般用弯曲角度(外角）或弯心直径d对材料厚度a的比值表示,a愈大或d/a愈小，则材料的冷弯性愈好。5、冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。6、锻造性能:金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。1.3化学性能Chemical Properties指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化学反应的性能.1、耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。2、抗氧化性:指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力。2屈服平台yeild point elongation屈服平台是低碳钢及低强度级低合金钢的一种屈服行为。在拉伸试验屈服后应力

5、几乎随应变不升高，不发生强化行为。这一段位伸曲线几乎是水平线段，故称平台.超过屈服平台之后材料才开始表现出强化行为.长屈服平台钢一般都有很好的塑性,但一旦屈服后不需加载就会出现明显的变形(即发生塑性流动）。2。1柯氏气团围绕于刃型位错(见滑移）周围的溶质原子聚物，又称溶质原子气团或溶质原子云,溶质原子和刃型位错的相互弹性作用称为柯氏效应.在含有溶质原子的固溶体合金中,同时存在位错与溶质，其周围均有一个应力场,这两个应力场会发生交互作用，降低系统的应变能。溶质原子与位错应力场间的弹性交互作用能越大，则交互作用越强烈。由于这种交互作用，溶质原子在晶体中将重新进行分布。刃型位错具有拉应力区及压应力区，因此溶质原子被吸引到拉应力区(见图)；若置换的溶质原子比溶剂原子小时，则溶质原子被吸引到位错的压应力区.在间隙固溶体中，溶质原子在刃型位错的拉应力区偏聚，使溶质原子的浓度提高；而在压应力区，则溶质原子浓度降低.柯氏气团对位错起钉扎作用，除产生强化效应外，还可解释某些合金中出现的应变时效和明显屈服点现象的原因。柯氏气团的作用随着温度的升高而减弱。(C、N原子有关）2.2吕德斯带所谓吕德斯带是指退火

6、的低碳钢薄板在冲压加工时，由于局部的突然屈服产生不均匀变形，而在钢板表面产生条带状皱褶的一种现象。 对冲压件来说，吕德斯带的出现是不容许的，它会使工件表面产生皱褶，影响工件的表面质量。对于承受高压冲击载荷的钢质薄壁高压容器来说，吕德斯带还会使容器在使用中产生体裂，造成伤亡事故，严重影响容器的使用性能。因此，探讨如何预防吕德斯带的产生有实用意义。 2.2.1 吕德斯带形成的原因当退火低碳钢薄板进行冲压时，其应力一旦接近屈服点，变形就会首先在应力集中的区域开始,并立即出现软化现象，应力下降。在这一应力作用下，变形在这个区域可以继续进行到一定程度，这时在变形区和未变形区的交界处会产生较大的应力集中和屈服，使得变形区逐渐向未变形区扩展。但是，在离变形区较远的地方,仍然不会发生变形，于是就形成了狭窄的条状区，即吕德斯带。由上述可知，吕德斯带的产生是与低碳钢存在屈服现象相联系的。屈服现象的出现是由于溶解在钢中的碳、氮等原子在位错周围聚集形成的种原子云而引起的。这种原子云称作柯氏气团。 金属的变形是通过位错运动来实现的，然而由于柯氏气团的存在,使得位错运动受到阻力，要使位错继续运动，就必须要有比位错

7、正常运动高的应力，才能使位错与气团分离，因而产生上屈服点。当位错移动一段距离后，就可以摆脱气团的阻力而在正常的应力下运动，这个应力就是下屈服点。因此，可以认为柯氏气团的存在是产生吕德斯带的根本原因。 2.2.2 预防措施 由吕德斯带形成过程可知，它的产生必须具备下列条件： （1）金属有屈服现象，即金属处于退火状态。 （2）冲压加工时，金属在屈服阶段产生较小的变形量。 吕德斯带就是在缩口工序产生的。一次口部退火时，受热传导的影响，斜肩处也产生退火，缩口时，斜肩附近的区域变形量很小，符合吕德斯带产生的条件。产生的吕德斯带也正好位于这个区域(如图1所示）。经口部退火的成品，在使用过程中若再产生小的塑性变形，同样还会在这一区域产生吕德斯带. 鉴于上述吕德斯带的产生条件，在进行冲压工艺设计时,可采取如下预防措施： （1）口部退火时，尽量缩短退火区长度，以降低斜肩附近区域的热影响温度，提高该区域的变形抗力,减小局部屈服的倾向性,可有效预防吕德斯带的产生. （2）降低末次拉伸的口部加工率，取消一次口部退火工序,压底工序完成后直接进行缩口,使容器斜肩部位处厂连续两次冷加工硬化状态，这样,缩口时变形部位

8、无屈服现象,可杜绝吕德斯带的产生。此方法只适用于缩口加工率较低的产品。这里需要特别指出的是：对于口部壁厚在1mm左右的无斜肩薄壁制品，缩口加工率很低，即使采用上述措施，仍难收到良好效果。若取口壁厚过小,其径向变形抗力过低，缩口时会产生通体折叠。对于此类制品可采用如下措施： 增加末次拉仲半制品的长度，缩短一次口部退火变色区长度。采取这种措施，叫防止缩口时产生通体折叠，至于产生的吕德斯带，因其集中在口部退火变色区内,可在以后的机加工序中切除。 (3）改进原材料的浇铸上艺，以减少原材料中气体原子特别是氮原子的含量。 氮是随炉料进入钢中的.在冶炼过程中，钢液也从炉气中吸收一部分氮。因此钢中不可避免地存在一些氮。对于原材料的浇铸，建议采用真空浇铸技术,对钢液进行脱气处理，以减少钢中气体含量，使钢液更纯净、组织更致密，从而提高钢液质量。 在条件允许情况下，直接选用无间隙原子钢(IF钢）作为原材料,可杜绝吕德斯带的产生. （4）产品技术要求允许的情况下，可取消二次口部退火工序，可有效地预防成品在使用过程中产生吕德斯带，若成品能在时效期内使用，也能有效防止吕德斯带的产生。3铁碳合金3.1铁碳相图A1：

9、PSKA3：GSAm：SE3。1。1基本相3.1。1.1铁素体碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体成为铁素体，用符号F表示.碳在-Fe中溶解度较小，在727时最大可以达到0.0218,在室温时仅约0.0008%。由于铁素体的含碳量很低，所以铁素体的组织及性能与纯铁极为相似,极具有较好的塑性和韧性,强度和硬度极低。3。1。 1。2奥氏体碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体成为奥氏体,常用符号A表示。奥氏体的容碳量较高，在1148达到最高，可以达到2.11；在727为0。77%。奥氏体的硬度较低而塑性较高,易于压力加工。(热轧过程中,处于奥氏体)3.1. 1。3渗碳体铁与碳形成的化合物Fe3C成为渗碳体。渗碳体的含碳量大约为6。69%。渗碳体的硬度很高,而塑性、韧性几乎等于零，是一个硬而脆的相.3。1.2铁碳相图的应用3.1.2。1最为合理选择材料的依据通过对铁碳相图的分析，可以了解合金组织和性能随成分变化的规律,这样就能根据零件的工作条件和性能要求来选择材料。如需要塑性、韧性高的材料应选用含碳量低(0。100.25)的钢；需要强度、塑性和韧性都较好的材料可以选用含碳量中等(0。250.6%）的亚共析钢；需要耐磨性好、硬度高的材料,应选含碳量高的（0。60-1。40%）的钢.3。1。2.2作为制定热加工工艺的依据。1、热轧方面。钢在室温时组织为两相混合物,塑性较差,变形困难，只有将其加热到单项奥氏体状态，才具有较好的强度和较好的塑性，因而一般始轧温度在固相线以下100-200摄

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