合金元素和軋制工藝對(duì)20CrMnTi棒材組織性能的影響研究.pdf

1、20CrMnTi鋼是目前國(guó)內(nèi)最常使用的一種中強(qiáng)度滲碳齒輪鋼，通常用來(lái)制造機(jī)器中較為重要的耐磨損零件，如制造汽車、農(nóng)用機(jī)械上的齒輪、軸及活塞銷等。在齒輪加工過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)多道剪切和車削工序，齒輪鋼棒材硬度偏高會(huì)使齒輪加工質(zhì)量和效率下降，因此齒輪生產(chǎn)企業(yè)一般要求其硬度小于217HBW。本文從合金元素偏析和軋后冷卻速度兩方面進(jìn)行研究，降低棒材硬度。通過(guò)使用金屬原位統(tǒng)計(jì)分布分析儀分析連鑄坯中合金元素的分布，確定偏析程度較小的電磁攪拌工藝；采用熱

2、壓縮實(shí)驗(yàn)研究了終軋溫度及軋后冷卻速度對(duì)棒材顯微組織及性能的影響。針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中常出現(xiàn)的不同規(guī)格棒材硬度波動(dòng)較大的現(xiàn)象，采用有限元模擬分析棒材的軋制及軋后冷卻過(guò)程，分析棒材硬度波動(dòng)較大的原因，為改善生產(chǎn)工藝提供理論依據(jù)。論文的主要研究結(jié)果如下：
　　(1)通過(guò)調(diào)整連鑄電磁攪拌參數(shù)并使用金屬原位分析儀對(duì)連鑄坯合金元素的分布進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)連鑄電磁攪拌電流從200A增大到400A，電流頻率保持2.5Hz不變時(shí)，連鑄坯橫截面上的C、Mn、

3、Cr等主要合金元素的偏析度逐漸減小，分布變得均勻。試驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)電磁攪拌電流為400A時(shí)，碳的統(tǒng)計(jì)偏析度最小，合金元素分布最為均勻。
　　(2)通過(guò)熱壓縮模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)M20CrMnTi鋼變形條件下的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變，結(jié)合金相觀察繪制了連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，研究了連續(xù)冷卻過(guò)程中奧氏體相變及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織形態(tài)。熱壓縮模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)終軋溫度在950℃～1000℃，冷卻速度為0.2～0.3℃/s時(shí)，20CrMnTi鋼都能獲得較好的顯微組織與性能

4、，當(dāng)冷速達(dá)到0.5℃/s時(shí)，組織中出現(xiàn)退化珠光體組織，提高棒材硬度。
　　(3)通過(guò)采用DEFORM有限元軟件對(duì)棒材軋制和軋后冷卻過(guò)程進(jìn)行模擬，獲得了軋制過(guò)程中軋件的溫度場(chǎng)、等效應(yīng)力的分布規(guī)律。對(duì)Φ150mm和Φ80mm兩種規(guī)格的棒材軋后冷卻過(guò)程中溫度場(chǎng)的變化進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)開(kāi)軋溫度相同時(shí)，Φ80mm棒材出精軋后其橫截面上的溫度分布更為均勻，但軋后棒材的冷卻速度也更快，使它的硬度比Φ150mm棒材更高。
　　(4)工業(yè)試生