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无缺陷的连铸坯生产技术和控轧控冷手段，来达到尽可能的少加或者不加诸如Cr、N、M 之类的贵重合金元素条件下，使钢在热轧的状态下便可获得高强韧性、高可焊性以及良好的成型性能。铌（Nb）、钒(V)、钛（T） 是常见的微合金元素，有时也向钢中加入钼(Mo)、硼(B)及稀土(RE)等作为微合金元素，我国铌储量比较缺乏，但钒、钛和稀土储量极为丰富。
沉淀强化作用和品粒细化是钢筋中微合金化元素的两大主要作用。钢中的微合金化元素能够形成细小而弥散的碳化物、氮化物以及碳氮化物从而抑制了奥氏体晶粒的长大:在相变之后，细小的铁素体能够提高钢筋的强韧性，由此可见氮元素对钢筋微合金化过程中碳氮化物的析出行为有着重要的作用。
C在传统的钢铁制备中是决定钢材力学性能的主要元素，螺纹钢筋规定的含碳量 W(C)<0.25%，HRB400 的螺纹钢筋碳当量ceq≤0.54。HRB500的螺纹钢筋碳当量ceq≤0.5%，C 元素的添加通常被视为是主要的强化措施，碳含量每增加0.1%，屈服强度和抗拉强度可分别提高 28N/mm2和 70Nmm。碳的存在对奥氏体具有稳定作用，同时对贝氏体的转变具有延缓作用，另一方面能够降低上贝氏体的下限温度。含碳量很大程度的决定着残留奥氏体的的稳定性。液态凝固时的膨胀会被碳所形成的球状石墨大大增加，于是降低了凝固收缩导致的缩松倾向、缩孔和残余应力，提高了了材料的内在质量4。钢材在轧制过程中发生相变形成了铁素体(F)、渗碳体(Fe3O)和奥氏体(A)，其他的对钢材起到强化作用的组织，如魏氏体(W)、马氏体(M)、贝氏体(B)等合金相则是在不同的冷却条件下形成的。碳含量的增加能够渗碳体的含量，但由于渗碳体硬而脆，在提高钢材的强度和硬度的同时使得韧性与塑性下降。因此，在对钢的化学成分进行设计时，必须对各元素对钢的作用进行综合的考虑，满足钢筋刚度要求的同时，必须要保证其良好的塑性。要严格控制钢中C的含量，不能为追求强度而大幅度提高C 含量，避免出现过高的碳当量。
锰元素
金属材料因应力作用而被分离成为两个或多个部分被称为断裂。断裂不仅仅指材料的分离，金属内部产生裂纹也应归属于断裂的范畴，如果要将裂纹打开对其研究也可按照断裂方式进行分析，金属材料的失效形式中，断裂是一种常见的失效形式，尤其是脆性断裂的危害性比较大，因此，从某种意义上可以说金属材料的研究是在与断裂作斗争的过程中逐渐发展起来的。一般可将金属材料的断裂分成三个阶段:裂纹的萌生、裂纹扩展、发生断裂。裂纹可以萌生于很多环节，包括金属构件材料的制造、材料的成形以及材料的使用等各个阶段，并且在不同的环境因素和不同的承载状态下进一步扩展终发生断裂，因此，通常根据金属材料发生断裂时宏观塑性变形量的不同，将断裂方式分为两种:即脆性和韧性断裂。
脆性断裂通常指金属材料在没有明显塑性变形就已经断裂的断裂方式。一般情况下脆性断口的表面光亮并且平整，并具有暗灰色颗粒状分布的断口，断面垂直于拉伸应力轴方向。断裂可细分为穿晶型和晶界型断裂两种形式。但并非穿晶型断裂就是脆性断裂，有时穿晶型断裂也属于延性断裂，这是由晶界的变形程度所决定的；晶界断裂往往是脆性断裂。穿晶脆断的断裂形式往往是解理断裂，解理断裂通常都属于脆性断裂，同时这两者又有很大区别。解理是用来描述材料的断裂机理的，而解理断裂则是用来表示材料在破坏过程中的一种机理规律，脆性断裂的宏观断口并非不发生塑性变形，而是指在断口处发生了很小的塑性变形，解理断裂是指金属材料在受到正应力的作用时沿着一定的解理面所发生的分裂，一旦解理面上的拉应力超过临界值时，解理断裂便会在解理面上出现，通常解理面晶面上的能量小，钢铁材料的表面能接近两千尔格每平方厘米，工程结构中所使用的中低强度铁素体钢脆性断裂主要发生在{100解理面上，解理断裂的微观特征一般包括:人字性花样、河流状花样以及二次裂纹等。
近些年，研究人员对神经网络方面的应用研究不断地深入，由于神经网络在处理非线性问题所具有的独特优势使其开始进入轧制过程的自动化领域。日本和德国对专家系统、神经网络和模糊控制等方面的研究进行的比较深入，并通过实际应用的验证，取得了较好效果。
国内外在塑性加工领域里，人工神经网络的应用研究都处于起步阶段，诸如轧制力、变形抗力和晶粒尺寸以及板形的控制之类的问题都可以利用人工神经网络来实现，目前已取得令人满意的效果8- Lakiola通过将物理模型与神经网络相结合，实现了冷轧带钢生产过程中的工艺参数优化，以及对轧后带钢性能的预报，从而对尺寸精度和轧制效率有很大的提高。
西门子公司自主开发了名为“西门子微观组织监测系统”的商业软件，该软件用于预测热轧带钢的组织与性能，通过该系统的物理冶金模型可以预测热轧带钢的组织温度过程，终通过神经网络方法计算力学性能，具有这种神经网络功能的控制系统已被成功的用于西门子公司的在线控制系统。
国内研究情况
目前，性能预报在国内也越来越备受关注，在937项目的强力支持下，中科院金属所将工艺与物理冶金模型相结合，开发了用于组织与性能预报的模拟软件，该软件被命名为“ROLLAN”，该软件已被使用于鞍钢1780上，经过实际验证可知该软件的离线预报误差可以实现免检的要求。为进一步提高轧钢的控制水平以及优化工艺参数发挥了极大的不可替代的作用。
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