TMCP工艺作为提高钢材强度、韧性和焊接性等性能的一种控制技术，广泛用于宽厚钢板、长形钢材、带材和非调质钢的开发，并已获得普遍的实际应用。
TMCP工艺是开发高性能厚钢板的核心技术。采用TMCP工艺生产的厚钢板与传统的正火钢相比具有突出的优点，它不依赖添加较多的合金元素，只用水冷来控制钢的组织，就可以获得高强度和高韧性，用很低的碳当量就可以制造出相同强度的钢材，降低焊接预热温度或焊接不预热，改善焊接热影响区(HAZ)韧性，为采用大线能量焊接创造了良好的条件，如图1所示。在保证钢板的强度水平基本相同的情况下，采用TMCP工艺可使钢的最低碳当量Ceq由0.38%降低至0.32%，降低了预热温度或不预热，显著改善了钢的焊接性，减少了合金元素的添加量，降低了钢的生产成本和装置的制造成本。 图1 TMCP钢和正火钢的强度与碳当量的关系 S.Zajac等人，以0.01%Ti-0.08%V-0.013%N钢为例，研究了RCR（再结晶控轧）、RCR＋ACC（加速冷却）、CR（控制轧制）等不同轧制工艺对力学性能的影响，结果示于图2。由图可以看出，在RCR、RCR＋ACC、CR各种工艺条件下，钢的低温韧性都比较好，冲击转变温度ITT40J均低于-80℃，但仔细比较时还是CR控轧工艺处理的钢韧性最好，这是由于在CR控轧条件下，形成了非常细小的铁素体晶粒，加速冷却后进一步细化了晶粒，提高了钢的低温韧性。CR控制轧制工艺是在比较低的温度下进行的，在终轧道次期间在奥氏体中析出了部分VN，因此，采用CR控轧工艺的钢板虽然获得了细小的铁素体晶粒尺寸，但其强度仍比RCR＋ACC工艺轧制的钢板强度略有降低。 图2 不同生产工艺对0.01%Ti-0.08%V-0.013%N钢板力学性能的影响 Siwecki等人研究了低温控制轧制(CR)对0.01% Ti-0.04% V(HS-350)钢和0.01%Ti-0.085%V-0.04%Nb(W-500)钢厚板力学性能的影响，结果示于图3a、b。由图可以看出，终轧温度对钢的屈服强度有影响，当终轧温度从840℃降低至730℃时，钢的屈服强度明显上升。由图还可以看出，钢板的强度和韧性不仅与终轧温度有关，还与钢板的厚度和冷却速率有关。随着钢板厚度的减小，钢板的强度上升但韧性降低。这符合钢板厚度不同引起性能变化的尺寸效应的一般规律。 图3 商业化生产的0.01%Ti-0.04%V(HS-350)和0.01%Ti-0.085%V-0.04%Nb(W-500)控轧钢的力学性能和铁素体晶粒尺寸与终轧温度(a)和板厚(b)的关系 与控制轧制(CR)工艺相比，再结晶控制轧制(RCR)工艺具有明显的工艺优势：生产效率高、轧制载荷小、钢板平整度好和残余应力水平低，如图4所示。由于控制轧制(CR)工艺是在奥氏体未再结晶区轧制，轧制温度较低，轧制变形抗力大，一次变形和累积变形都比较大，导致轧机负荷增加，最大轧制力提高约25%，这对老轧机比较难适应，必要时对老轧机应进行技术改造。由图4还可以看出，控制轧制(CR)工艺所用操作时间比较长，这是由于板坯的加热温度比较高，特别是含铌钢，为使合金元素充分固溶，加热温度应不低于1200℃，而控制轧制(CR)又主要在奥氏体未再结晶区的低温下进行，由高温到低温的冷却需要耽搁时间，必要时还要待温，也需要一定的时间，再加上轧制道次比较多，因此控制轧制(CR)工艺的生产效率比较低，而再结晶控制轧制(RCR)工艺具有更高的生产效率。此外，再结晶控制轧制(RCR)工艺的终轧温度比较高，有利于控制钢板的平整度，减小钢板的残余应力水平。 图4 Ti-V-N采用RCR和CR方法轧制时轧制力的对比
