采用大的塑性应变能够制备出超细晶铁素体晶粒。但是采用大的塑性应变进行单向变形时，材料在厚度方向变形不均匀，致使应变主要集中于试样的中心部位。Nagai等采用“多向变形”技术制备超细晶铁素体晶粒，兰州管线管其特点是采用双向或多向变形可明显地改善应变分布的不均匀性，从而有利于获得均匀的超细晶组织。 Nagai等利用研制的多向变形热机械处理模拟机，在实验室采用单向变形和多向变形对比方法研究了化学成分(%)为0.16C-0.4Si-1.4Mn的碳素钢的晶粒变化情况，结果表明采用“多向变形”方法制备的超细晶粒钢具有更均匀的超细晶组织。多向变形热机械处理模拟机的特点是每轧制一道次，试样便可旋转90°。Nagai等利用实验室轧机采用多向轧制技术，用低碳Si-Mn钢成功地制备出尺寸为Φ18mm×20000mm的棒材，将钢的晶粒尺寸由10μm细化到0.5μm时，钢的屈服强度可由320MPa提高到740MPa，当将12mm×700mm×Cmm规格的热轧钢板的晶粒尺寸细化到1μm时，兰州管线管www.lzzlgtmy.com的抗拉强度达到800MPa，且制备的热轧钢板在厚度方向具有均匀的超细晶粒。
通过大变形生产的兰州锅炉管板力学性能的各向异性，特别是某些方向上韧性的降低是人们关注的焦点。为此，Nagai等采用了“大角度交叉轧制”方法以改变兰州锅炉管的结晶取向。通过交叉轧制，兰州管线管的织构或(100)极指数得以有效地改变，使材料在横向和轧向的韧脆转变温度的差异很小。
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