齿轮钢SAE8620H的带状组织

　　齿轮钢中的带状组织多数为沿轧制方向呈现层状分布或条带状分布的铁素体晶粒与珠光体晶粒。带状组织使材料具有各向异性，横向性能偏低。针对带状组织问题，国内外许多专家进行了研究。然而与齿轮钢生产参数密切相关的研究较少，为此，科研人员对Cr-Ni-Mo系齿轮钢SAE8620H进行研究，为控制其带状组织提供帮助。

　　以260mm×300mm齿轮钢SAE8620H连铸坯为实验材料，主要成分（质量分数，%）为0.20C，0.22Si，0.85Mn，0.57Cr，0.41Ni，0.20Mo，其余为Fe。从铸坯表面下5mm处和厚度1/4处截取试样，加工成Φ8mm×12mm的圆柱试样，在Gleeble-3800试验机上进行单道次压缩热模拟实验。模拟实验方案为：试样以10℃/s加热到加热温度（1150、1200和1250℃），并保温30s，以10℃/s冷却至变形温度（950、1000和1050℃）保温1min，然后以0.1s-1的变形速率施加变形，变形量分别为30%、50%和70%，变形结束后再以0.2、0.5、0.7或1℃/s冷却至500℃，最后空冷到室温。通过改变加热温度、变形温度、变形量、冷却速率等参数，共进行了13个热模拟实验，热变形后的试样沿纵向剖开，制备金相试样。以厚度1/4处为中心，从铸坯上截取边长为45cm和55cm的方形试棒，在1200℃保温5min，终锻温度为1000℃，锻造比分别为6和9，将其锻造成Φ20mm的圆棒，在圆棒中间截取一圆柱状试样，沿纵向剖开，制备金相样品。金相样品磨制、抛光、4%硝酸酒精侵蚀，利用光学显微镜对热模拟式样和锻造样品进行组织观察，利用Shimadzu EPMA-160电子探针对连铸坯表层和内部进行成分分析。结果表明：

　　（1）成分偏析是带状组织形成的必要条件。加热温度1150℃、变形温度1000℃、变形量为30%、冷却速率0.5℃/s的热模拟条件下，元素偏析小的连铸激冷区不易带状组织生成；存在成分偏析的内部区域形成断续的带状组织；提高加热温度可以降低元素偏析和带状组织；

　　（2）当变形量为30%～70%时，随着变形量的增加，SAE8620H带状组织等级增加。但当锻造比达到9时，带状组织减弱。变形量改变元素偏析带长度、宽度和奥氏体晶粒大小等因素，从而影响带状组织的形成；

　　（3）通过提高变形温度和增大冷却速率等方法有利于控制SAE8620H带状组织。1050℃变形条件下，SAE8620H发生再结晶，奥氏体晶粒细化，相变时铁素体在晶界处形核位置增加，降低了带状组织形成趋势。当变形量为0.7时，0.2～1℃/s的冷却速率变化不会消除带状组织，但随着冷却速率增加，非多边形铁素体组织含量增加，带状组织降低。