异步轧制变形区示意图

1.1.3 异步轧制工艺的发展

40年代初，德国在研究单辊传动迭轧薄板和苏联在研究三辊劳特式轧机时，对两个工作辊圆周速度不等使轧材在变形区产生独特的变形条件发生兴趣，认为这种异步轧制法可以降低轧制压力，提高板材加工效率。

PV轧机是苏联七十年代初首先应用异步轧制技术研制的二辊异步轧机，也叫S异步轧机，主要用于板带平整。日本参照PV轧机也制造出了IPV四辊异步轧机并投放市场。

1982年，日本钢管公司与石川岛播磨重工业公司合作研制用于福山御引一平整和二次连轧机的平直度易控轧机(Flat Flexible Controlled Mill)，可实现异步轧制。

新日铁又研制成功了一种NCM新型紧凑式多道冷连轧机。该轧机可实现二

种轧制方式，即封闭式和拉出式，在一个机架上进行三道连轧，冷轧中碳钢压下量可达70%。

目前，异步轧制已普遍应用于薄带平整、精密带材轧制等均整矫直工艺。同时，以异步轧制技术为基础的一些新颖轧制工艺和轧机陆续问世，如CBS(Contact Bend Strete)轧制法、冷轧复合板技术、异步单机连轧等[3]。

1.1.4 异步轧制的优点和不足

异步轧制是一个新的轧制工艺，是另外一种超细晶材料制备技术，这种技术摆脱了模具的限制，制备材料尺寸不受限制，其和传统轧制技术相接近，很容易实现在工业上的大规模生产应用。同时，采用异步轧制可以大大地降低轧制力，所以设备重量轻，能耗低，轧机变形小，产品精度高；减少了轧辊的磨损和中间退火，降低了生产费用；轧制道次少，生产率高；轧机可轧厚度大。异步轧制不但适用于冷轧板带，并且可以用于热轧板等。异步轧制的不足点主要是很容易引起轧机震颤。

与常规轧制相比，异步轧制具有显著降低轧制压力与轧制扭矩，降低产品能耗， 减少轧制道次，增强轧薄能力，改善产品厚度精度和板形，提高轧制效率的优点。特别是对于轧制变形抗力高、加工硬化严重的极薄带材，其节能效果更加显著。

1.1.5 异步轧制的研究应用现状

高强高韧铝合金厚板是一种非常重要的结构材料，在航天、航空领域有着广泛的应用。对于铝合金的热轧，加工率超过 80% 才能将铸造组织转化为加工组织，并保证板材中心变形充分，现有的轧制设备及铸锭熔炼设备很难达到要求。而异步轧制使板材发生压缩变形的同时发生剪切变形，从而增加板材的总变形，将变形深入到板材中心[4]。

研究表明与常规轧制形成的冷轧织构组分不同，高速比的异步轧制在样本中产生较强的旋转立方织构。由于异步轧制提高了高纯铝箔的变形储能，能降低其再结晶温度。有利于在低温时形成强的立方织构。目前高压电容器箔的工业化生产都采用同步轧制工艺，但异步轧制也可获得高的立方织构，且含量不低于同步轧制。但从生产成本方面考虑，异步轧制轧制压力小，可降低成本[5]。

实验研究表明， 在轧制条件相同的情况下 ，常规轧制与异步轧制AZ31 镁合金板材的金相组织存在明显区别，常规轧制板材的晶粒组织中存在大量的孪晶，而异步轧制板材的晶粒组织中孪晶很少；与常规轧制相比，异步轧制板材的晶粒较细小，且晶粒大小更加均匀。这表明，在其它变形条件相同的情况下， 异步轧制更有利于动态再结晶的发生，从而促进晶粒细化和等轴化[6]。

1.2 TWIP钢

1.2.1 TWIP钢的成分分析

基于层错能的TWIP钢成分的设计，已经见报道的典型的TWIP钢的成分与力学性能详见表1-1。从表1-1可以清晰地看出，现在TWIP钢主要的成分构成有Fe -Mn-Al-Si系、Fe-Mn-C系和 Fe-Mn-Al -C系[7]。