.584. 工程科学学报，第40卷，第5期 10m 10m 10 pm 图10高倍显微组织.(a)主轴颈1/2半径；(b)主轴颈心部；（©）连杆轴颈心部 Fig.10 High power microstructures:(a)main joural radius midpoint;(b)main journal core;(c)rod journal core 1000 4讨论 -珠光转变 开是点， 一●一珠光体转变 影响曲轴锻后组织的主要因素有变形量、终锻 800 一罗一贝氏体转变 温度、金属流动及锻后冷却.曲轴的最终组织是以 600 上各项因素综合作用的结果 ★马民依转变 数了点f 为了使金属具有较好的流动性，保证模锻充型 400 良好，曲轴的锻造温度往往较高.并且，曲轴的锻造 200 变形量较轧材轧制要小.这使得曲轴的锻后组织较 冷却速度，℃g155 3 1 0.50.3 0.1 轧材有所粗化.另外曲轴的变形十分不均匀，终锻 0 10 100 00 10000 温度较低、变形量较大的位置组织较细，而终锻温度 时间/s 较高、变形量较小的位置组织较粗.为细化曲轴的锻后 图11试验钢动态CCT曲线 组织，提高曲轴的强韧性，应着重优化其变形工艺 Fig.11 Dynamic CCT curves of tested steel 铁素体相变前较快的冷却速度有利于组织的细 析区的金属流向上述不同部位，主轴颈的心部由于 化，而相变过程中较慢的冷速有利于铁素体的充分 遗传了原始轧材偏析严重的心部组织，淬透性增加， 析出，但目前曲轴的锻后冷却控制较为随意.从组 贝氏体转变区右移，即使在低冷速条件下就能够获 织分析结果来看，曲轴的铁素体含量和珠光体片层 间距都低于轧材，主轴颈和连杆轴颈部分位置出现 得少量贝氏体组织：主轴颈1/2半径以及连杆轴颈 了贝氏体组织，这与曲轴锻后的相变区冷速过快有 心部也继承了轧材偏析区金属，C、Mn等元素略有 关，应当进一步优化曲轴锻后冷却制度.曲轴锻后 富集，出现了极少量贝氏体组织：主轴颈表面和连杆 宜采用分段控制相变冷却制度：锻后至铁素体转变 轴颈1/2半径位置由于继承了原始轧材非偏析区金 前要进行快速冷却，以抑制奥氏体品粒长大；铁素体 属，在相同的冷速条件下却没有贝氏体组织产生：连 珠光体温度区间要适当降低冷速，冷速应≤0.5℃· 杆轴颈表面飞边处，尽管遗传了轧材心部偏析组织， s1,尤其是在珠光体下限温度620~580℃·s1区 但是由于飞边处变形量大，在锻后冷却过程可发生 间，既可以保证有合理的铁素体形态、尺寸和体积分 显著的形变诱导铁素体和珠光体相变，进而可在此 数，又可得到均匀细小的索氏体片层间距，还可促进 位置避免贝氏体异常组织的产生.因此，除了制定 铁素体珠光体充分转变，进而避免贝氏体、马氏体等 合理的锻后冷却制度，在生产中还应严格控制轧材 异常组织的产生：相变完成后继续以较缓冷速冷却， 的组织成分，以保证锻后曲轴质量 以降低残余应力对组织性能及曲轴几何尺寸形状的 3.4轧材和曲轴珠光体组织分析 影响 轧材和曲轴不同位置的珠光体片层透射形貌如 值得注意的是，由于曲轴变形非常不均匀，使得 图12所示.轧材中表层位置珠光体片层间距约185 金属存在剧烈的流动.偏析区金属的流动对曲轴的 nm,1/2半径和心部约为220nm.曲轴主轴颈和连 锻后组织产生了明显的影响，也是造成异常组织贝 杆轴颈的表层珠光体片层间距约为170~180nm,1/ 氏体产生的原因.并且，偏析区金属流动至曲轴的 2半径和心部约为200~210nm,与轧材相比片层间 表面还容易引起探伤磁痕.这对轧材质量的提升和 距有所减小，这与曲轴较快的锻后冷速有关 曲轴锻造工艺的优化都提出了较高要求.工程科学学报,第 40 卷,第 5 期 图 10 高倍显微组织 郾 (a) 主轴颈 1 / 2 半径; (b) 主轴颈心部; (c) 连杆轴颈心部 Fig. 10 High power microstructures: (a) main journal radius midpoint; (b) main journal core; (c) rod journal core 图 11 试验钢动态 CCT 曲线 Fig. 11 Dynamic CCT curves of tested steel 析区的金属流向上述不同部位,主轴颈的心部由于 遗传了原始轧材偏析严重的心部组织,淬透性增加, 贝氏体转变区右移,即使在低冷速条件下就能够获 得少量贝氏体组织;主轴颈 1 / 2 半径以及连杆轴颈 心部也继承了轧材偏析区金属,C、Mn 等元素略有 富集,出现了极少量贝氏体组织;主轴颈表面和连杆 轴颈 1 / 2 半径位置由于继承了原始轧材非偏析区金 属,在相同的冷速条件下却没有贝氏体组织产生;连 杆轴颈表面飞边处,尽管遗传了轧材心部偏析组织, 但是由于飞边处变形量大,在锻后冷却过程可发生 显著的形变诱导铁素体和珠光体相变,进而可在此 位置避免贝氏体异常组织的产生. 因此,除了制定 合理的锻后冷却制度,在生产中还应严格控制轧材 的组织成分,以保证锻后曲轴质量. 3郾 4 轧材和曲轴珠光体组织分析 轧材和曲轴不同位置的珠光体片层透射形貌如 图 12 所示. 轧材中表层位置珠光体片层间距约 185 nm,1 / 2 半径和心部约为 220 nm. 曲轴主轴颈和连 杆轴颈的表层珠光体片层间距约为 170 ~ 180 nm,1 / 2 半径和心部约为 200 ~ 210 nm,与轧材相比片层间 距有所减小,这与曲轴较快的锻后冷速有关. 4 讨论 影响曲轴锻后组织的主要因素有变形量、终锻 温度、金属流动及锻后冷却. 曲轴的最终组织是以 上各项因素综合作用的结果. 为了使金属具有较好的流动性,保证模锻充型 良好,曲轴的锻造温度往往较高. 并且,曲轴的锻造 变形量较轧材轧制要小. 这使得曲轴的锻后组织较 轧材有所粗化. 另外曲轴的变形十分不均匀,终锻 温度较低、变形量较大的位置组织较细,而终锻温度 较高、变形量较小的位置组织较粗. 为细化曲轴的锻后 组织,提高曲轴的强韧性,应着重优化其变形工艺. 铁素体相变前较快的冷却速度有利于组织的细 化,而相变过程中较慢的冷速有利于铁素体的充分 析出,但目前曲轴的锻后冷却控制较为随意. 从组 织分析结果来看,曲轴的铁素体含量和珠光体片层 间距都低于轧材,主轴颈和连杆轴颈部分位置出现 了贝氏体组织,这与曲轴锻后的相变区冷速过快有 关,应当进一步优化曲轴锻后冷却制度. 曲轴锻后 宜采用分段控制相变冷却制度:锻后至铁素体转变 前要进行快速冷却,以抑制奥氏体晶粒长大;铁素体 珠光体温度区间要适当降低冷速,冷速应臆0郾 5 益· s - 1 ,尤其是在珠光体下限温度 620 ~ 580 益·s - 1 区 间,既可以保证有合理的铁素体形态、尺寸和体积分 数,又可得到均匀细小的索氏体片层间距,还可促进 铁素体珠光体充分转变,进而避免贝氏体、马氏体等 异常组织的产生;相变完成后继续以较缓冷速冷却, 以降低残余应力对组织性能及曲轴几何尺寸形状的 影响. 值得注意的是,由于曲轴变形非常不均匀,使得 金属存在剧烈的流动. 偏析区金属的流动对曲轴的 锻后组织产生了明显的影响,也是造成异常组织贝 氏体产生的原因. 并且,偏析区金属流动至曲轴的 表面还容易引起探伤磁痕. 这对轧材质量的提升和 曲轴锻造工艺的优化都提出了较高要求. ·584·