热变形工艺对SAE8620H齿轮钢带状组织的影响

　在齿轮的制造加工过程中，带状组织通常使钢材切削性能变坏，表面加工光洁度降低。齿轮钢淬火过程中，由于带状的存在会导致零件各方向变形不均匀，使得零件变形甚至开裂。齿轮服役过程中，由于带状组织引起的微小的不均匀变化会使变速箱噪声增大，稳定性降低。

　　本次主要研究SAE8620H钢连铸坯试样的取样部位、热加工后冷却方式、终了温度、形变量、形变方向等热变形参数对带状组织的影响，从而在热加工过程优化热变形工艺，实现对齿轮钢中带状组织的有效控制。

　　试验在截面规格为300mm×340mm的SAE8620H齿轮钢连铸坯上截取长度为150mm厚的坯料两块，其化学成分如表1所示。将连铸坯分割成角部试块（A）、边部试块（B）、中心试块（C）3类。对角部、边部、中心试块进一步切割，连铸坯纵向变形试块切割成规格为50mm×55mm×150mm的试样；横向变形试块（D、E）切割成规格为50mm×55mm×113mm的试样。

　　连铸坯热变形拔长试验在250t自由锤锻机上进行，热变形前连铸坯试样在加热炉中1150℃热装保温1.5h，始锻温度约为1100℃，终锻温度控制在850℃左右。

　　热变形试验设计了5个方案，（1）探究连铸坯不同部位试棒带状组织差异；（2）探究热变形后冷却速度对带状组织的影响；（3）探究热变形终了温度对带状组织的影响；（4）探究变形量对带状组织的影响；（5）探究变形方向对带状组织的影响。

　　对上述热变形试棒及扁材进行金相观察，圆棒沿纵向中心剖开并以该剖面作为金相观察面，对于扁材沿厚度方向的剖面中心观察。试样磨抛后用4%硝酸酒精溶液侵蚀，用尼康LV150金相显微镜对显微组织进行观察分析。

　　同时对部分热变形试样进行完全退火，即加热到奥氏体化温度900℃保温1h随炉缓冷后，按上述相同方法取样并分析，研究原始组织对完全退火组织的影响。

　　表1  SAE8620H齿轮钢的化学成分（质量分数，%）　　 

　　试验结果表明：连铸坯心部热变形试棒带状明显，带较宽；热变形后冷速对带状组织影响最为关键，适当快冷可抑制碳元素的偏析，从而减轻合金元素的带状偏析；提高热变形终了温度，铁素体-珠光体晶粒尺寸增大，带状组织有增强的趋势；变形量＜27%时，变形组织不形成交替的元素偏析带，即使完全退火缓慢冷却也不形成带状组织；带状组织形成与铸坯的拉坯方向无关，无论沿拉坯方向还是垂直拉坯方向变形，带状组织均沿变形方向形成。