带状组织对22CrMo钢棒材淬火特性的影响

　　汽车齿轮钢在轧制后因枝晶偏析形成以先共析铁素体和珠光体彼此堆叠的带状组织。带状组织的存在使钢的力学性能产生一定方向性，使其横向塑性和断面收缩率降低，对冲击韧性影响显著。在齿轮加工过程中带状组织使钢的硬度和残余应力分布不均匀，给切削加工产生不利影响，在后续热处理过程中导致试样容易变形。为此，结合汽车行业广泛使用的齿轮钢22CrMo，通过对热轧态和退火态试验钢膨胀特性分析，研究带状组织对淬火膨胀性能的影响程度和机理。

　　试验材料为某特钢厂批量生产的22CrMo汽车齿轮钢。取Φ90mm热轧态22CrMo齿轮钢棒材心部组织制备金相试样，经研磨抛光后用4%的硝酸酒精溶液进行侵蚀，利用光学显微镜观察热轧态棒材心部组织，主要有铁素体、珠光体和少量贝氏体组成。将热轧态棒材加热至930℃保温1h，再进行670℃等温退火2h的退火组织主要由铁素体和珠光体交替分布的带状组织组成。

　　在Φ90mm圆棒心部用电火花线切割，加工若干尺寸为Φ4mm×10mm的横向（TD）和纵向（RD）圆柱试样。分别取热轧态和退火态试样的横纵向各3个，均以10℃/s加热至930℃保温200s来研究试样个体膨胀差异。为了研究不同保温时间对膨胀曲线差异的影响，取热轧态和退火态横纵向试样各4个，在试样中部焊接上热电偶，置于DIL805A相变仪中以10℃/s真空加热至930℃分别保温0、20、200和2000s，再吹氮气以10℃/s冷却至室温。测定完后仪器自动记录试样膨胀量和温度的原始数据，用数据分析软件对膨胀量随温度变化曲线进行处理，分析横向和纵向试样在Ac1温度、930℃以及室温下的膨胀变化规律；运用Nikon Lv150光学显微镜、Zeiss Supra-40扫描电镜观察试样组织，探究不均匀组织对相变及变形行为的影响。结果表明：

　　（1）22CrMo齿轮钢淬火时呈现明显膨胀各向异性，垂直于轧制带的膨胀量明显大于轧制带方向，沿轧制带方向的P带合金元素富集较多，其淬透性较高，相变产生的塑性应变制约相邻F带的膨胀变形，而垂直于轧制带组织可自由膨胀，导致垂直于轧制带方向的淬火膨胀量较大。

　　（2）热轧22CrMo齿轮钢组织中含有贝氏体，在淬火时其膨胀特性呈现无规律的波动；退火钢的淬火膨胀特性与奥氏体化的保温时间呈现明显规律，保温时间越长，碳化物逐渐球化，马氏体转变量越大。