鐓粗比對鍛件預處理后組織和硬度的影響

陜西法士特汽車傳動集團有限責任公司 （寶雞 722409） 馬鋒剛 雷海嬌

材料的鐓粗比應保證材料具有足夠大的變形量，以減少或消除材料中的鑄造和軋制組織，使組織均勻分布。下面就鐓粗比對鍛件預處理后的組織和硬度的影響，分別對鐓粗變形量大的鍛件和變形量小的鍛件從橫向和縱向截面的金相組織上作對比和分析。同時，將試樣進行退火和等溫正火處理后對比不同熱處理工藝對組織和硬度的影響。

1.原材料及鍛壓設備

原材料規格為φ85mm熱軋鋼棒材，材質為8620RH(美國牌號)，相當國產牌號20CrNiMoH。具體成分如附表所示。按GB/T6394滲碳法檢驗鋼材奧氏體晶粒度為5～8級。

8620RH材料主要化學成分（質量分數） （%）

所使用鍛壓設備為原德國米勒萬家頓鍛壓機械有限公司制造35MN鍛造用曲柄壓力機自動生產線，結構為一個模座上分布5個工位，分別為預鐓粗、鐓粗、預鍛、終鍛、沖孔。本試驗針對預鐓粗、鐓粗工位坯料不同的變形量進行取樣，并做熱處理研究。

2.取樣

坯料尺寸φ85mm×175mm，高徑比為1.85。理論要求坯料的高徑比1＜H/D＜2，鐓粗比為6～8較為合理。小變形（鼓形）φ95mm×113mm，鐓粗比為y1=175/113=1.55。大變形（餅形）φ190mm×25mm，鐓粗比為y2=175/25=7（見圖1）。取樣部位為“網格法鐓粗試驗”，沿坯料對稱面所劃分三個變形區中的第Ⅱ區，即坯料中段，距中心約2/3處，試樣尺寸為20mm×20mm×20mm。

圖1

3.試驗方法

方法一：退火，工藝為到溫入爐930℃ ，保溫60min，隨爐冷卻至400℃出爐空冷。

方法二：等溫正火，工藝為加熱930℃×60min，空冷到約600℃，進等溫爐600℃×120min，出爐后空冷。

4.結果對比及分析

（1）退火 經方法一熱處理后試樣硬度為151HBW，金相組織如圖2～圖5所示。圓餅橫向組織中珠光體帶由餅中心向邊緣呈輻射狀散開，越靠近邊沿散開越明顯，珠光體帶狀被拉開，并在退火過程由奧氏體向鐵素體和珠光體轉變時，過冷度較小，珠光體形核率較低，滲碳體從奧氏體中緩慢析出，仍然沿著原來的帶狀趨勢長大。但圓餅明顯比圓柱的均勻性好，軋制過程形成的帶狀組織得到改善。從縱向組織觀察，鐓粗過程只將原材料中的珠光體帶進行了壓縮，改善效果并不像橫向拉伸效果那樣明顯，所以鐓粗變形量對原材料帶狀組織改善并不明顯。

圖2 餅橫向 100×

圖3 圓柱橫向 100×

圖4 餅縱向 100×

圖5 圓柱縱向 100×

圖7 餅橫向 200×

圖8 圓柱橫向 200×

圖9 餅縱向 200×

圖10 柱縱向 200×

（2）等溫正火 金相組織如圖6～圖9所示，經方法二熱處理后試樣硬度為168HBW。對比分析，經等溫正火后組織均勻程度相近，但鐓粗變形量大的餅形珠光體分布比變形量小的柱形均勻程度好，特別是縱向組織。其組織都為均勻的珠光體+鐵素體。說明相對于普通退火而言，等溫正火對改善8620RH原材料帶狀組織有很顯著的作用。同時，等溫正火得到的組織晶粒較細，珠光體組織分布均勻。

5.結語

對于8620RH材料的退火工藝而言，鐓粗變形量越大，對原材料橫向的帶狀組織改善越明顯，而對縱向的帶狀組織改善不明顯。對于8620RH材料的等溫正火工藝而言，鐓粗變形量對原材料組織均勻化的影響不大，但仍有變形量越大組織越均勻的趨勢。等溫正火能有效改善8620RH原材料橫向和縱向的帶狀組織。

（20130826）