石鋼GCrl5軸承鋼再結晶規律研究
2012-06-05作者：劉靖1，韓靜濤1，趙杰2，席軍良2
（1.北京科技大學材料科學與工程學院；2.石家莊鋼鐵有限責任公司）
摘 要：為實現奧氏體再結晶控制軋制，分析了變形量及變形溫度對石家莊鋼鐵有限責任公司轉爐生產的GCrl5軸承鋼再結晶規律的影響，確定了該鋼的再結晶全圖。并得出為避免出現混晶組織，GCrl5鋼的控制軋制應在完全再結晶區進行。
關鍵詞：GCrl5；軸承鋼；再結晶百分數；變形溫度；變形量
1 前言
石家莊鋼鐵有限責任公司二軋廠生產的GCrl5鋼棒材主要用作軸承外套和滾珠，其市場容量較大。為進一步改善石鋼二軋廠用轉爐生產的GCrl5鋼的組織性能，對其再結晶規律進行了研究[1,2]，并借助再結晶規律圖，為石鋼改善GCrl5鋼組織性能、減輕軋后棒材的網狀碳化物級別、提高成品鋼材的晶粒度級別提出了建議[2,3]。
2 試驗方案
試驗用料取自石鋼轉爐廠生產的150mm×150mm連鑄方坯，在其斷面的1/4處取樣，試樣成分見表1。根據試驗變形量應達到10％～80％的要求，將試樣加工成如圖1所示的階梯形試樣。
試驗在Φ350mm二輥可逆式軋機上進行軋制。先將試樣加熱至1200℃，保溫15min，然后選擇在1150、1100、1050、1000、950、900、850℃7種溫度下變形。變形后的試樣立即淬水，然后將試樣縱向剖開，經研磨、侵蝕后觀察不同變形量下的再結晶情況。
3 試驗結果及分析
表2示出不同變形溫度、不同變形量對GCrl5鋼再結晶百分數的影響。
3.1 變形量對GCrl 5鋼奧氏體再結晶百分數的影響
變形量對再結晶規律的影響如圖2所示。從圖2可看出，當變形溫度在950～1050℃、變形量小于30％時，有再結晶發生；變形量大于50％時，再結晶百分數急劇增多；變形量達到70％時再結晶百分數達到80％以上；變形量大于70％以后，隨變形量的增加，再結晶百分數增加趨緩。當變形溫度高于1100℃時，隨變形量增加，再結晶百分數急劇增加；當變形量達到60％時再結晶百分數已達80％以上；變形量大于60％以后，隨變形量的增加，再結晶百分數增加趨緩。
圖3示出在軋制溫度為1100℃、不同變形量情況下的再結晶組織。從圖3可看出，隨著變形量的增加，變形奧氏體晶粒拉長，奧氏體晶界面積增多，畸變能加大，奧氏體再結晶形核部位增多，形核速度加快，促使變形奧氏體再結晶數量增多，晶粒尺寸減小[1,4]。提高軋制溫度，可加速奧氏體的再結晶速度，使再結晶數量增多，晶粒細化。奧氏體晶粒的細化為碳化物析出提供了形核點，對改善網狀碳化物有利。所以，在較高溫度下加大變形量對細化奧氏體晶粒、均勻組織是有利的[5,6]。
3.2軋制溫度對GCrl5鋼奧氏體再結晶數量的影響
圖2示出軋制溫度與再結晶百分數的關系。從圖2可看出，變形量在30％以下時，再結晶百分數多在20％以下，這說明30％以下的變形量，使畸變能增加不明顯，奧氏體再結晶形核的部位不多，所以奧氏體再結晶的數量較少。變形量在50％左右時，隨變形溫度的提高再結晶百分數增加較明顯，在變形溫度為850～1150℃時，再結晶百分數由22.66％增加到64.06％。50％左右的變形量使畸變能明顯增加，再加上變形溫度提高，奧氏體再結晶速度增加，使再結晶數量明顯增加。變形量在60％以上時，再結晶百分數大多在60％以上。這說明大的變形量使畸變能增加明顯，奧氏體再結晶形核部位顯著增多，形核速度明顯加快，變形奧氏體再結晶數量增多。
圖4為GCrl5鋼再結晶規律圖。圖中a線以下的區域為未再結晶區。a線與b線之間為變形奧氏體的部分再結晶區，在這一區問變形奧氏體將由兩部分組成，一部分為再結晶組織，另一部分為變形奧氏體未再結晶組織。在此區間形成奧氏體晶粒大小不均的組織狀態，這種混晶組織對其相變及相變后組織都有不利影響[7]。b線以上的區域為完全再結晶區，在此溫度和變形量的范圍內，形成奧氏體晶粒細小均勻的組織狀態。
4 結論
由實測得到的石鋼轉爐GCrl5軸承鋼的再結晶全圖可得出：在變形溫度一定時，隨變形量的增加，奧氏體再結晶百分數增加；在變形量一定時，隨變形溫度的提高，奧氏體再結晶百分數增加；在其他條件一定時，隨變形溫度的提高，奧氏體再結晶的臨界變形量降低；為避免軋制過程中出現混晶組織，GCrl5軸承鋼的控制軋制應在完全再結晶區進行。
參考文獻
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