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27SiMn低合金低碳調質鋼煤機用鋼（化學成分）熱加工過程中的變形制度
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-08-22
27SiMn低合金低碳調質鋼煤機用鋼（化學成分）熱加工過程中的變形制度
27SiMn鋼是根據我國資源情況研發的低合金低碳調質鋼,?是目前使用廣泛的煤機用鋼。為了得到高質量的煤機用鋼,?滿足其具有良好的機械性能,從而保證良好的使用性能,?需要保證熱加工后得到均勻、精細的組織|。在2?7?S?i?M?n?鋼實際生產中,?出現組織不均勻、晶粒較為粗大、中心疏松等缺陷,?為了改善組織精細化和均勻化程度,?減少缺陷,?需要對鋼熱加工過程中的變形制度進行分析和研究。
1實驗材料和方案
實驗材料取自?27SiMn?鋼Φ190mm軋材,?其化學成分/%：0.27C-1.20Si-1.25Mn-0.11Cr-0.052Ni-0.015Mo-0.21Ti-0.084Cu-0.021Al-0.018P-0.010S。
在Gleeble-1500進行控制軋制熱模擬實驗，試樣采用切割取自軋材1/2半徑處，尺寸為Φ8?mm×15?mm。實驗方案如圖1所示，將試樣以20℃/s的速度加熱至1?300℃，保溫5?min，得到長大至鑄坯相應大小的奧氏體組織。然后以10℃/s的冷卻速度冷卻至變形溫度，保溫30s，然后以不同的變形量和變形溫度進行變形，變形后以0.5℃/s的冷卻速度冷至室溫。將試樣沿中部橫截面切開，進行顯微組織觀察。
2?實驗結果與分析
2.1?變形量對組織精細化、均勻化的影響
從圖2和圖3中可以看出，在變形溫度為950℃條件下，變形量為10%時珠光體組織的平均尺寸較大，達到97μm，珠光體組織的比例為73%，鐵素體比例約為27%；變形量為20%時，珠光體組織的平均尺寸為43μm，珠光體組織的比例約為64%，鐵素體比例約為36%；變形量為30%時，珠光體組織的平均尺寸為28μm，珠光體組織的比例約為54%，鐵素體比例約為47%。因此，當變形量從10%增加到20%時，珠光體組織得到了明顯的細化，珠光體組織比例降低，鐵素體比例增加；變形量增至30%時，珠光體組織得到了進一步細化，珠光體組織比例繼續降低，鐵素體比例增加；變形量增至40%和50%時，相比30%的變形量，珠光體組織的細化不明顯，珠光體和鐵素體的比例基本報紙不變。而隨著變形量從10%增加到50%，鐵素體的平均尺寸發生明顯變化，均在15~18μm。從上述分析可知，大的變形量對于珠光體組織的細化是有利的，但當變形量超過30%時，細化效果并不會繼續隨變形量的增加而顯著提高。
此外，從圖3?中可以看出，隨著變形量從10%增加到50%，珠光體組織的均勻性程度顯著提高，即大的變形量對提高組織的均勻性是有利的。這是由于在熱加工過程中，隨著變形量的增大，金屬內部的畸變能不斷提高，當達到一定程度后會發生動態再結晶。而隨著熱加工過程的進行，不斷形成再結晶核心，持續發生動態再結晶，從而達到組織細化和均勻化的目的。
2.2?變形溫度對組織精細化、均勻化的影響
上述實驗結果表明，隨著變形量的增加，組織的精細化、均勻化也會得到改善，但當變形量超過30%時，組織細化的程度就不再顯著。在變形量30%為條件下，分別比較變形溫度為850、900、950、1000℃不同工藝條件下的組織形貌，對比分析變形溫度對組織精細化、均勻化的影響。
從圖4和圖5中可以看出，在變形量為30%條件下，變形溫度為850℃時，珠光體組織的平均尺寸較大，達到111μm，珠光體組織的比例約為62%，鐵素體比例約為38%；變形溫度為900℃時，珠光體組織的平均尺寸為40μm，珠光體組織的比例約為61%，鐵素體比例約為39%；變形溫度為950℃時，珠光體組織的平均尺寸為28μm，珠光體組織的比例約為54%，鐵素體比例約為46%；變形溫度為1000℃時，珠光體組織的平均尺寸為24μm，珠光體組織的比例約為54%，鐵素體比例約為46%。因此，當變形溫度從850℃增加到900℃時，珠光體組織得到了明顯的細化，珠光體和鐵素體的比例變化不大；變形溫度增至950℃時，珠光體組織得到了進一步細化，珠光體組織比例降低，鐵素體比例增加；變形溫度增至1000℃時，相比950℃的變形溫度，珠光體組織的細化不明顯，珠光體和鐵素體的比例基本保持不變。而隨著變形溫度從850℃增加到1000℃，鐵素體的平均尺寸未發生明顯變化，均在16?~?18μm。
從圖5可以看出，隨著變形溫度從850℃增加到1000℃，珠光體組織的均勻性程度顯著提高，這是由于在熱加工過程中，變形溫度的升高會使工位原子擴散和位錯進行攀移、交滑移的阻力變小，熱激活條件越好，就越容易發生奧氏體的動態回復和動態再結晶，從而達到細化組織和組織均勻化的目的。
3?結論
（1）27SiMn鋼在變形溫度為950℃的條件下，隨著變形量從10%增加到50%，珠光體組織得到細化，但當變形量超過30%時，細化效果并不會繼續隨變形量的增加而顯著提高。隨著變形量的增加，珠光體組織的均勻性程度得到了顯著提高。
（2）27SiMn鋼在變形量為30%的條件下，隨著變形溫度從850℃增加到1000℃，珠光體組織得到了顯著細化，珠光體組織的均勻性程度也得到了顯著提高。
（3）高的變形溫度和大的變形量，即高溫大變形，對組織的細化和提高組織的均勻性是有顯著效果的。在高溫大變形的熱加工條件下，會更容易發生奧氏體的動態回復和動態再結晶，這樣將會使組織更加精細化和均勻化。27SiMn大棒材在軋制過程中，依據設備允許的情況下在較高的變形溫度下加大變形量，以達到組織精細化、均勻化的控制。
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