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熱變形工藝對(duì)SAE8620H齒輪鋼（化學(xué)成分）帶狀組織的影響
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.85978597.cn
更新時(shí)間：2015-04-22
齒輪鋼代表鋼號(hào)： 20CrMnTiH、20CrMoH、SCM822H（日本牌號(hào)Cr-Mo系列鋼種）、20Cr、40Cr 、28MnCr5（德國(guó)牌號(hào)Mn-Cr系列鋼種）、SAE8620H（美國(guó)牌號(hào)Cr-Ni-Mo系列鋼種）。
???在齒輪的制造加工過程中，帶狀組織通常使鋼材切削性能變壞，表面加工光潔度降低。齒輪鋼淬火過程中，由于帶狀的存在會(huì)導(dǎo)致零件各方向變形不均勻，使得零件變形甚至開裂。齒輪服役過程中，由于帶狀組織引起的微小的不均勻變化會(huì)使變速箱噪聲增大，穩(wěn)定性降低。
本次主要研究SAE8620H鋼連鑄坯試樣的取樣部位、熱加工后冷卻方式、終了溫度、形變量、形變方向等熱變形參數(shù)對(duì)帶狀組織的影響，從而在熱加工過程優(yōu)化熱變形工藝，實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪鋼中帶狀組織的有效控制。
試驗(yàn)在截面規(guī)格為300mm×340mm的SAE8620H齒輪鋼連鑄坯上截取長(zhǎng)度為150mm厚的坯料兩塊，其化學(xué)成分如表1所示。將連鑄坯分割成角部試塊（A）、邊部試塊（B）、中心試塊（C）3類。對(duì)角部、邊部、中心試塊進(jìn)一步切割，連鑄坯縱向變形試塊切割成規(guī)格為50mm×55mm×150mm的試樣；橫向變形試塊（D、E）切割成規(guī)格為50mm×55mm×113mm的試樣。
連鑄坯熱變形拔長(zhǎng)試驗(yàn)在250t自由錘鍛機(jī)上進(jìn)行，熱變形前連鑄坯試樣在加熱爐中1150℃熱裝保溫1.5h，始鍛溫度約為1100℃，終鍛溫度控制在850℃左右。
熱變形試驗(yàn)設(shè)計(jì)了5個(gè)方案，（1）探究連鑄坯不同部位試棒帶狀組織差異；（2）探究熱變形后冷卻速度對(duì)帶狀組織的影響；（3）探究熱變形終了溫度對(duì)帶狀組織的影響；（4）探究變形量對(duì)帶狀組織的影響；（5）探究變形方向?qū)罱M織的影響。
對(duì)上述熱變形試棒及扁材進(jìn)行金相觀察，圓棒沿縱向中心剖開并以該剖面作為金相觀察面，對(duì)于扁材沿厚度方向的剖面中心觀察。試樣磨拋后用4%硝酸酒精溶液侵蝕，用尼康LV150金相顯微鏡對(duì)顯微組織進(jìn)行觀察分析。
同時(shí)對(duì)部分熱變形試樣進(jìn)行完全退火，即加熱到奧氏體化溫度900℃保溫1h隨爐緩冷后，按上述相同方法取樣并分析，研究原始組織對(duì)完全退火組織的影響。
表1??SAE8620H齒輪鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）
|
C
|
Si
|
Mn
|
Cr
|
Mo
|
Ni
|
P
|
S
|
|
0.20
|
0.30
|
0.83
|
0.52
|
0.17
|
0.55
|
0.011
|
0.023
|
?
試驗(yàn)結(jié)果表明：連鑄坯心部熱變形試棒帶狀明顯，帶較寬；熱變形后冷速對(duì)帶狀組織影響最為關(guān)鍵，適當(dāng)快冷可抑制碳元素的偏析，從而減輕合金元素的帶狀偏析；提高熱變形終了溫度，鐵素體-珠光體晶粒尺寸增大，帶狀組織有增強(qiáng)的趨勢(shì)；變形量＜27%時(shí)，變形組織不形成交替的元素偏析帶，即使完全退火緩慢冷卻也不形成帶狀組織；帶狀組織形成與鑄坯的拉坯方向無關(guān)，無論沿拉坯方向還是垂直拉坯方向變形，帶狀組織均沿變形方向形成。
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