本站小編為你精心準備了熱處理工藝對低碳齒輪鋼的影響參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

帶狀組織是指出現在熱軋低碳結構鋼顯微組織中，沿軋制方向平行排列、成層狀分布、形同條帶的鐵素體晶粒與珠光體晶粒。根據帶狀鐵素體數量增加，并考慮帶狀貫穿視場的程度、連續性和變形鐵素體晶粒多少的原則確定帶狀評級。在低碳齒輪鋼帶狀檢驗過程中，熱軋狀態鋼材中經常出現貝氏體等非平衡態組織，對帶狀評級造成一定的影響。在這種情況下，對鋼材進行適當的熱處理以獲得完全的鐵素體+珠光體組織，可提高帶狀評級的準確性。通過20CrMnTiH、20CrMoH和SAE8620H代表Cr－Mn－Ti系、Cr－Mo系和Cr－Ni－Mo系齒輪鋼，研究不同熱處理工藝對低碳齒輪鋼帶狀評級的影響，提高了產品的實物質量。

1試驗材料和方法

試驗鋼的化學成分如表1所示，試料均取自80mm熱軋圓鋼的1/2半徑處，試料尺寸為20mm×20mm×20mm。每個樣品取4支試樣，按照GB/T13299－1991評定其熱軋狀態、正火狀態、完全退火狀態、等溫退火狀態的帶狀級別。熱處理工藝見圖1所示，加熱設備為GXJ2－18－12型箱式電阻爐。樣品用5%的硝酸酒精溶液腐蝕，在100倍下觀察。

2試驗結果及分析

2．1熱軋狀態的帶狀組織熱軋狀態下試樣的帶狀組織如圖2所示。20CrMnTiH鋼組織為鐵素體+珠光體，帶狀評級為2．5級;20CrMoH鋼組織為鐵素體+珠光體+貝氏體，帶狀評級為2．5級;SAE8620H鋼組織為鐵素體+珠光體+貝氏體，帶狀評級為1．5級。熱軋狀態下鋼材帶狀組織的形成機理，一般認為是元素偏析造成的。連鑄坯在凝固過程中，由于鋼中各元素的擴散速度不一樣，容易產生枝晶偏析。碳元素容易均勻擴散，而其他合金元素擴散較困難且不容易均勻化，所以一直保持著枝晶偏析的狀態。鑄坯在進行軋制的時候，粗大的枝晶沿變形方向拉長，并逐漸與變形方向一致，形成碳及合金元素的貧化帶與富化帶彼此交替堆疊的帶狀區。在隨后的緩冷過程，先在碳及合金元素貧化帶形成以鐵素體為主的帶，而碳及合金元素富化帶在其后形成以珠光體為主的帶，最后形成了以鐵素體為主的帶與以珠光體為主的帶彼此交替的帶狀組織。

2．2正火處理后的帶狀組織正火狀態下試樣的帶狀組織如圖3所示。由圖3可見正火后的20CrMnTiH鋼組織仍為鐵素體+珠光體，但鐵素體條帶更加清晰，帶狀評級為2．0級;正火后的20CrMoH鋼和SAE8620H鋼中貝氏體雖然有所減少，但并沒用完全消除，帶狀評級分別為2．5級和2．0級。

2．3完全退火處理后的帶狀組織完全退火狀態下試樣的帶狀組織如圖4所示。20CrMnTiH鋼組織為鐵素體+珠光體，帶狀評級為3．0級，相比熱軋狀態和正火狀態，鐵素體條帶寬度明顯增加;20CrMoH鋼和SAE8620H鋼中已沒有貝氏體組織，為清晰的鐵素體+珠光體條帶，帶狀評級分別為3．5級和2．5級。

2．4等溫退火處理后的帶狀組織等溫退火狀態下試樣的帶狀組織如圖5所示。三個樣品均呈現清晰的鐵素體+珠光體條帶，沒有貝氏體等非平衡態組織，20CrMnTiH鋼帶狀評級為2．0級，20CrMoH鋼帶狀評級為3．0級，SAE8620H鋼帶狀評級為2．0級。

2．5結果討論熱處理后鋼材帶狀評級對比見圖6。對比不同熱處理狀態下的帶狀評級結果，正火處理后的組織與熱軋狀態組織相似，鐵素體條帶較熱軋狀態更加清晰，但不能有效消除試料中的貝氏體等非平衡態組織，評級結果與熱軋狀態無異。因Ni、Mo等強碳化物形成元素的加入，過冷奧氏體穩定性增大，奧氏體向珠光體的轉變孕育期加長，而貝氏體轉變的孕育期縮短，C曲線右移的同時形狀也發生變化，出現兩個鼻子，因此在低冷卻速度下也易形成貝氏體組織。所以Cr－Mo系和Cr－Ni－Mo系低碳齒輪鋼無法通過正火來消除組織中的貝氏體。

完全退火處理后試料中的貝氏體組織已完全消除，呈現清晰的鐵素體+珠光體條帶，但部分樣品中鐵素體帶的寬度明顯增加。在GB/T13299－91中并沒用將鐵素體條帶寬度作為帶狀級別評價準則，但在一些齒輪行業標準中，鐵素體條帶寬度是帶狀評級的重要量化指標。從圖6中也可以看出，20CrMnTiH、20CrMoH、SAE8620H鋼完全退火后其帶狀級別均比熱軋狀態或正火、等溫退火處理后的樣品要明顯偏高一些。等溫退火后的組織為清晰的鐵素體+珠光體條帶，不存在貝氏體等非平衡態組織，其帶狀評級與熱軋狀態及正火狀態無明顯差異。

之所以會出現以上差異，原因在于在熱處理加熱及保溫過程中，奧氏體中的碳元素已經充分擴散，但其中合金元素擴散的速度較慢，因而存在成分的偏析。在冷卻過程中，先共析鐵素體在A3溫度較高的負偏析區域首先形核，而碳元素則被排擠到臨近的A3溫度較低的區域，形成了碳元素的重新分布與濃度的起伏。在完全退火處理時，冷卻速度慢，試料在先共析鐵素體轉變區域停留的時間過長，先共析鐵素體得以充分的析出長大，形成較為嚴重的帶狀組織。而正火及等溫退火處理時，先共析鐵素體轉變區的冷卻速度很快，抑制了先共析鐵素體的析出，鐵素體條帶不明顯，帶狀評級較低。

3結論

1)不同熱處理狀態下的低碳齒輪鋼帶狀組織存在明顯差異。2)正火處理后的樣品與熱軋狀態下的組織相似，但鐵素體條帶更加清晰;完全退火處理和等溫退火處理可以有效消除Cr－Mo系和Cr－Ni－Mo系低碳齒輪鋼中的貝氏體等非平衡態組織。3)正火處理及等溫退火處理后的樣品與熱軋狀態相比帶狀評級無明顯差別，完全退火處理后的樣品帶狀評級較熱軋狀態偏高。4)不易產生貝氏體組織的Cr－Mn－Ti系低碳齒輪鋼，可以在熱軋狀態或正火處理后進行帶狀評級;Cr－Mo系和Cr－Ni－Mo系低碳齒輪鋼，應進行完全退火或等溫退火處理消除貝氏體等非平衡態組織后再進行帶狀評級。

作者：任琪 崔長安 程文華 單位：特鋼事業部