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控制冷却技术可以在加少量或者不加微合金元素的前提下通过控制轧后冷却工艺来获得所需的力学性能。在资源环境问题日趋严重和日益寻求生态化经济发展的今天，考虑控制冷却对钢材高强化研究具有极其重大的意义。目前轧后控制冷却的技术已经广泛应用到钢材的生产应用中，如中厚板轧后控制冷却和钢筋余热淬火工艺，在少加或者不加微合金元素的条件下通过控制冷却都获得了较高的力学性能。本课题拟在不加微合金元素Nｂ、V、Ti和控制Mn质量分数为1%的条件下，通过改变碳质量分数和控冷工艺使棒材边部和芯部获得良塑性组织，过渡区获得高强组织，从而在保证棒材塑性指标的条件下提高棒材的强度。本试验以低碳钢Q235和中碳钢35K为试样，对在880℃和920℃奥氏体化后采用先空冷后淬火的分段冷却工艺对试样组织和性能的影响进行了研究。考察碳质量分数、奥氏体化温度、控冷过程中空冷后试样表面温度以及规格四个影响因素对试样控冷后组织和性能的影响进行了研究，得出了每个因素对试样在分段冷却过程中组织和性能的影响变化，为试验分段冷却工艺提供了试验参数和依据。通过试验验证了Q235奥氏体化采用先空冷后淬火的控冷工艺可以得到边部和芯部是以先共析铁素体为主的良塑性组织，过渡层为以马氏体为主的高强组织。中碳钢35K则在控冷后得不到所预期的组织。同时采用先空冷后淬火的分段冷却工艺可以显著提高试样的力学性能，Q235试样奥氏体化后空冷到640℃和600℃淬火时，试样塑性较好的条件下Rm和Rp0.2(Rel)有显著提高。35K控冷后Rm和Rp0.2有所提高，但塑性较差，试样出现了脆断现象。用ANSYS热分析软件模拟了试样在空冷过程中横截面的温度分布。通过模拟试验可以得出试样在空冷过程中横截面温度存在不均匀分布，即表层温度要低于芯部温度，同时随着空冷温度的降低，表面与芯部的温差逐渐减小，为在控冷过程中试样横截面产生不均匀组织提供了理论依据。