第三代TMCP工藝是針對占鋼產(chǎn)量50%以上的長形鋼材，特別是針對大截面H型鋼的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)而開發(fā)的一項(xiàng)工藝冶金技術(shù)。
以翼緣厚度超過80mm的大截面H型鋼為例，介紹一下第三代TMCP工藝特點(diǎn)。以前，建筑用大厚度箱式柱都是采用厚鋼板通過焊接方法組裝而成的，如果能用軋制方法，直接生產(chǎn)出大截面(翼緣厚度大于80mm)H型鋼，用H型鋼直接作為建筑結(jié)構(gòu)的箱式柱，不但減少焊接，而且可靠性提高，施工效率提高，因此近年來在高層建筑的立柱中應(yīng)用不斷增加。
在制造大截面特厚H型鋼時(shí)，由于萬能軋機(jī)的軋制力相對較小，每道次的形變量1%~10%也較小，因此不可能像軋制厚鋼板那樣采用大軋制力、大壓下的控制軋制技術(shù)(TMCP)，導(dǎo)致大截面H型鋼的組織不能充分細(xì)化，無法達(dá)到抗震性能所要求的韌性。
為克服H型鋼制造工藝的局限性，采用了最大限度發(fā)揮夾雜物(析出物)促進(jìn)鐵素體相變的功能，開發(fā)了與傳統(tǒng)TMCP不同的一種新型TMCP工藝，采用此工藝能制造出與用厚鋼板制造的箱式柱韌性相當(dāng)?shù)闹锰睾?/span>H型鋼。如果把控制軋制方法稱為第一代TMCP，把控制軋制＋控制冷卻方法稱為第二代TMCP，則開發(fā)的新型TMCP工藝就稱為第三代TMCP工藝。第三代TMCP工藝示于圖1。
圖1 第三代TMCP工藝示意圖
由圖1可以看出，第三代TMCP工藝適用于采用V-N微合金化的高強(qiáng)度低合金鋼，整個軋制過程由兩個冶金階段組成。再加熱溫度希望盡可能低，以獲得均勻細(xì)小的奧氏體晶粒。第一階段是在奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制，通過形變-再結(jié)晶的反復(fù)進(jìn)行，獲得盡可能細(xì)的奧氏體晶粒。緊接著的第二階段軋制是在VN析出溫度區(qū)間，即VN析出的鼻子溫度區(qū)間進(jìn)行，促進(jìn)VN在奧氏體晶界和晶內(nèi)析出，在隨后的加速冷卻過程中在奧氏體晶界和晶內(nèi)以VN粒子為核心生成大量鐵素體，細(xì)化鋼的最終組織。
在第三代TMCP工藝中，奧氏體晶粒尺寸對最終組織的細(xì)化起很重要的作用，如圖2所示。通過再加熱溫度的控制和奧氏體的反復(fù)再結(jié)晶，使奧氏體晶粒盡可能細(xì)化。細(xì)化了的奧氏體，增加了奧氏體的晶界面積，導(dǎo)致晶界鐵素體的數(shù)量密度增加，最終細(xì)化鐵素體晶粒。
圖2 奧氏體晶粒尺寸對V-N鋼700℃等溫轉(zhuǎn)變時(shí)晶界鐵素體密度的影響
采用第三代TMCP工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是提高V-N鋼的性能，如圖3所示，與普通工藝相比，采用第三代TMCP工藝細(xì)化了微觀組織，使V-N鋼的屈服強(qiáng)度和0℃夏比沖擊功同時(shí)顯著提高。采用第三代TMCP工藝生產(chǎn)的大截面厚壁H型鋼具有與厚鋼板同樣的優(yōu)異性能。
圖3 第三代TMCP工藝對V-N鋼性能的影響
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