晶粒細化的控制方法

通過采用工藝方法控制可使金屬材料的晶粒細化、均勻，從而提高材料的強度、韌性和塑性，更好適應工程項目對材料的要求。對于晶粒細化，目前的控制方法有：

1、氧化物冶金技術

基本原理是利用鋼中形成較早、且分布均勻，氧化物作為鋼中硫化物、氮化物和碳化物等析出物的非均質形核核心，并通過控制這些析出物的位置和分布，完成對晶粒成長的控制，然后利用鋼中的復合夾雜物來誘導晶內針狀鐵素體形核來細化材料的組織。

該方法的關鍵是如何在鋼中獲得細小的夾雜物。首先，必須提高鋼液的純凈度，并且去除鋼液中已生成的各種較大顆粒的非金屬夾雜物;其次，為了確保獲得細小的第二相粒子，以保證第二相粒子能夠在固態下析出，應將各種夾雜物生成元素的濃度積控制在固相線的平衡濃度積以下。獲得第二相離子的方法有內部析出法和外部加入法。前者利用鋼中析出物作為非均質形核核心的原來來細化組織，后者通過在材質外部添加第二相粒子的方法對組織細化。

2、TMCP工藝

TMCP工藝包括控制軋制工藝和軋制后的控制冷卻工藝2個階段，它主要是通過控制軋制溫度和軋制后的冷卻速度，以及冷卻的開始溫度和終止溫度來控制高溫奧氏體的組織形態和相變過程，目的是細化奧氏體晶粒組織，增加奧氏體的位錯密度，提高鐵素體的形核率來細化相變后的組織，從而達到細化組織和提高力學性能的目的。

3、HIP工藝與弛豫技術

1)HIP工藝是在常規TMCP工藝的基礎上發展起來的，它主要是增加鋼中Nb的含量。由于Nb除了具有阻止奧氏體再結晶和細化鐵素體晶粒的作用以外，它還具有顯著提高鋼的再結晶和細化鐵素體晶粒的作用以外，它還具有顯著提高鋼的再結晶終止溫度和降低相變溫度的作用，因此，通過HIP技術可以顯著提高管線鋼的終軋溫度，然后配以較快的冷卻速度，從而得到細小的針狀鐵素體組織，從而細化晶粒。

2)為了滿足高級別材質高強度高韌性的同時并具有高塑性這一發展趨勢，開發了弛豫技術。這種技術的關鍵是將終軋后的鋼板空冷一段時間，使鋼板在入水前的溫度降低到Ar3以下30-50℃，生成一定量的先共析鐵素體，最后通過一定冷速的水冷，得到先共析鐵素體和貝氏體/MA的雙相組織，從而極大提高管線鋼的強度、塑性及韌性。