合金元素和軋制工藝對20CrMnTi棒材組織性能的影響研究.pdf

1、20CrMnTi鋼是目前國內(nèi)最常使用的一種中強度滲碳齒輪鋼，通常用來制造機器中較為重要的耐磨損零件，如制造汽車、農(nóng)用機械上的齒輪、軸及活塞銷等。在齒輪加工過程中需要經(jīng)過多道剪切和車削工序，齒輪鋼棒材硬度偏高會使齒輪加工質(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行研究，降低棒材硬度。通過使用金屬原位統(tǒng)計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、壓縮實驗研究了終軋溫度及軋后冷卻速度對棒材顯微組織及性能的影響。針對實際生產(chǎn)中常出現(xiàn)的不同規(guī)格棒材硬度波動較大的現(xiàn)象，采用有限元模擬分析棒材的軋制及軋后冷卻過程，分析棒材硬度波動較大的原因，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)通過調(diào)整連鑄電磁攪拌參數(shù)并使用金屬原位分析儀對連鑄坯合金元素的分布進行檢測，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，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。試驗結(jié)果表明當(dāng)電磁攪拌電流為400A時，碳的統(tǒng)計偏析度最小，合金元素分布最為均勻。
　　(2)通過熱壓縮模擬實驗?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)。熱壓縮模擬實驗結(jié)果表明當(dāng)終軋溫度在950℃～1000℃，冷卻速度為0.2～0.3℃/s時，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，組織中出現(xiàn)退化珠光體組織，提高棒材硬度。
　　(3)通過采用DEFORM有限元軟件對棒材軋制和軋后冷卻過程進行模擬，獲得了軋制過程中軋件的溫度場、等效應(yīng)力的分布規(guī)律。對Φ150mm和Φ80mm兩種規(guī)格的棒材軋后冷卻過程中溫度場的變化進行了對比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)開軋溫度相同時，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