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熱變形工藝對SAE8620H齒輪鋼（化學成分）帶狀組織的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-04-22
齒輪鋼代表鋼號： 20CrMnTiH、20CrMoH、SCM822H（日本牌號Cr-Mo系列鋼種）、20Cr、40Cr 、28MnCr5（德國牌號Mn-Cr系列鋼種）、SAE8620H（美國牌號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，由于帶狀的存在會導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使變速箱噪聲增大，穩定性降低。
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對帶狀組織的影響，從而在熱加工過程優化熱變形工藝，實現對齒輪鋼中帶狀組織的有效控制。
試驗在截面規格為300mm×340mm的SAE8620H齒輪鋼連鑄坯上截取長度為150mm厚的坯料兩塊，其化學成分如表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。對角部、邊部、中心試塊進一步切割，連鑄坯縱向變形試塊切割成規格為50mm×55mm×150mm的試樣；橫向變形試塊（D、E）切割成規格為50mm×55mm×113mm的試樣。
連鑄坯熱變形拔長試驗在250t自由錘鍛機上進行，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。
熱變形試驗設計了5個方案，（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帶狀組織的影響；（3）探究熱變形終了溫度對帶狀組織的影響；（4）探究變形量對帶狀組織的影響；（5）探究變形方向對帶狀組織的影響。
對上述熱變形試棒及扁材進行金相觀察，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金相顯微鏡對顯微組織進行觀察分析。
同時對部分熱變形試樣進行完全退火，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，研究原始組織對完全退火組織的影響。
表1??SAE8620H齒輪鋼的化學成分（質量分數，%）
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C
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Si
|
Mn
|
Cr
|
Mo
|
Ni
|
P
|
S
|
|
0.20
|
0.30
|
0.83
|
0.52
|
0.17
|
0.55
|
0.011
|
0.023
|
?
試驗結果表明：連鑄坯心部熱變形試棒帶狀明顯，帶較寬；熱變形后冷速對帶狀組織影響最為關鍵，適當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，帶狀組織有增強的趨勢；變形量＜27%時，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，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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