帶狀組織通常沿鋼材軋制方向形成,以先共析鐵素體為主的帶與以珠光體為主的帶彼此堆疊而成的組織形態(tài)妥色。帶狀組織破壞了鋼的連續(xù)性,是影響齒輪鋼的主要因素之一搓谆。帶狀組織的存在使齒輪鋼的性能具有明顯的各向異性。一般認(rèn)為豪墅,元素偏析是中低碳齒輪鋼產(chǎn)生帶狀組織的根本原因泉手。文獻(xiàn)研究顯示,中低碳齒輪鋼中C偶器、Mn元素的帶狀偏聚是產(chǎn)生帶狀組織的主要原因斩萌,消除帶狀組織主要從消除C、Mn等易偏析元素的微觀偏析人手状囱,主要包括:加快鋼液凝固冷卻速度术裸,減小偏聚濃度差倘是,降低C亭枷、Mn元素偏聚程度;連鑄坯保持較高均熱溫度搀崭,延長(zhǎng)均熱時(shí)間叨粘,促進(jìn)C、Mn等元素的擴(kuò)散瘤睹,軋制過(guò)程中采用熱加工工藝升敲,高溫大變形量熱軋縮小枝晶間距,促進(jìn)鋼中元素?cái)U(kuò)散轰传,有利于成分均勻化驴党。齒輪鋼中合金含量較高,除C获茬、Mn等元素以外港庄,其他諸如Cr、Si恕曲、Ti鹏氧、Mo、S等元素也易產(chǎn)生帶狀偏聚佩谣。
張延玲等對(duì)齒輪鋼中合金元素的帶狀偏聚進(jìn)行了研究總結(jié)把还,提出了幾種減弱或消除齒輪鋼帶狀組織的幾種方法:
1、改善鑄坯凝固組織,獲得細(xì)小二次枝晶吊履。
鋼液凝固過(guò)程中的元素偏析行為是導(dǎo)致帶狀組織形成的最直接原因安皱,要減弱或消除帶狀主持,就要從根本上促進(jìn)元素的均勻分布率翅。在連鑄過(guò)程中练俐,首先要降低或抑制疏松、裂紋等鑄坯宏觀缺陷冕臭,其次要促進(jìn)合金元素的均勻分布腺晾,前提是需要獲得致密、細(xì)小的凝固組織辜贵。元素的偏析狀況通常用鑄坯中二次枝晶間距大小表征悯蝉,二次枝晶間距越小,說(shuō)明元素分布越均勻托慨,帶狀組織的級(jí)別越低鼻由。即便合金元素出現(xiàn)帶狀偏聚,若二次枝晶間距小于奧氏體晶粒尺寸厚棵,帶狀組織也就不會(huì)形成蕉世。連鑄過(guò)程中,二次枝晶間距會(huì)受到化學(xué)成分婆硬、過(guò)熱度狠轻、斷面尺寸、冷卻速度等多方面因素的影響彬犯,這就需要系統(tǒng)研究向楼,調(diào)節(jié)、優(yōu)化各工藝參數(shù)谐区,使二次枝晶間距盡可能小些湖蜕。
2、控制合適的軋制冷卻工藝及奧氏體晶粒尺寸
元素偏聚只是產(chǎn)生帶狀組織的前提和必要條件宋列,并不是充分條件昭抒。即便發(fā)生了元素偏聚,若能采取合理的控制措施炼杖,主要是適當(dāng)?shù)能堉评鋮s制度及合適的奧氏體晶粒尺寸灭返,帶狀組織也有可能得到消除。
文獻(xiàn)研究了低合金鋼中的帶狀組織嘹叫,是由于P元素的偏析造成的婆殿,其通過(guò)控制軋制冷卻速率的方法來(lái)消除帶狀組織的思路如下圖所示。
P元素偏析控制思路圖
上圖曲線1罩扇、2分別是高P鋼婆芦、低P鋼的恒溫轉(zhuǎn)變曲線怕磨,也可以分別表示同一鋼中高P區(qū)和低P區(qū)的恒溫轉(zhuǎn)變曲線。在控制冷卻速率較慢的情況下消约,如曲線(a)所示肠鲫,鐵素體將會(huì)先在M點(diǎn)形核。因?yàn)镻能夠提高C的活度系數(shù)或粮,所以高P區(qū)域C的活度較高导饲,但實(shí)際濃度卻偏低,鐵素體的形核時(shí)會(huì)推動(dòng)C元素向低P區(qū)域氯材、原本C濃度高(活度低)的區(qū)域擴(kuò)散渣锦,這樣就會(huì)造成C元素偏聚,形成帶狀組織氢哮;如果冷卻速率較快袋毙,如(b)所示,鐵素體會(huì)先在Nˊ點(diǎn)(低P區(qū))形核冗尤,促進(jìn)C元素向高P區(qū)域听盖、原來(lái)C濃度較低的區(qū)域擴(kuò)散,會(huì)使C分布的更加均勻裂七,鐵素體和珠光體都會(huì)隨機(jī)形核長(zhǎng)大皆看,減弱或抑制帶狀組織形成。
另一方面背零,增加奧氏體晶粒尺寸也會(huì)削弱或消除帶狀組織的形成腰吟。帶狀組織產(chǎn)生的根本原因是在奧氏體轉(zhuǎn)變時(shí)不同區(qū)域形核速率存在差異,在個(gè)區(qū)域形核速率基本相同的情況下捉兴,珠光與鐵素體也會(huì)均勻分布蝎困。元素偏析只是表面原因录语。有研究認(rèn)為:各個(gè)區(qū)域形核速率差小于6~8%倍啥,帶狀組織便基本不會(huì)形成。形核速率的差異澎埠,還與溫度梯度虽缕、形核核心等有關(guān)。
3蒲稳、適當(dāng)調(diào)整化學(xué)成分氮趋。
對(duì)于合金元素種類較多的鋼種,研究帶狀組織的形成和消除需要考慮到很多方面的原因江耀。不同性質(zhì)的元素通過(guò)相互配合或協(xié)調(diào)剩胁,也有可能改善帶狀組織的狀況。例如:可以C活度的元素與可以降低降低C活度的元素配合也可以促進(jìn)C元素在各區(qū)域的均勻分布祥国;在高M(jìn)n鋼中適當(dāng)增加Si含量昵观,可以抑制C向富Mn區(qū)的擴(kuò)散晾腔,一定程度上能夠防止帶狀組織的形成。
——本文摘自論文文獻(xiàn)綜述