活塞环用新型合金材料的组织结构分析

活塞环是现代汽车发动机的关键部件之一。由于现代发动机的功率越来越高，且柴油和汽油发动机的活塞结构高度降低，故应用于其中的活塞环的轴向高度也必须相应降低，这些改变要求提高活塞环侧面的强度和耐磨性。过去普通的铸铁材料甚至是球墨铸铁活塞环已不能满足此要求，由于钢质活塞环在机械性能上较铸铁类活塞环有较大优势，现已在各种类型的发动机上得到应用。本项工作采用一种新型的活塞环用高铬合金钢材料，并通过熔铸、锻造、热轧和冷拉工艺得到了用于生产活塞环的盘条，并分析研究了在成型过程中不同状态退火后的微观组织结构。

实验材料为一种新型合金钢，对其电渣重熔态铸锭进行化学成分检测，结果为（质量分数，%）：C0.65，Si0.40，Mn0.30，Cr17.50，Mo1.00，V0.10，Nb0.09，Fe余量。工艺流程：真空感应熔炼→电渣重熔→热锻→退火→热轧→多道次冷拉→退火。

本实验采用VIM和ESR联合冶炼的方式制备钢锭，温度为1570℃，ESR渣池材料采用CaF2-Al2O3（70∶30）渣系，水冷结晶器和底水箱均用铜质。热锻、热轧温度为1150℃，热轧的产品为Φ8.0mm的盘条。冷拉尺寸变化为Φ8.0mm→Φ7.8mm→Φ7.2mm→Φ6.7mm→Φ5.8mm→Φ5.3mm→Φ4.5mm。中间退火制度为：退火温度860℃，退火时间4h，冷却方式均为先从退火温度随闭炉冷却至538℃，然后开炉随炉冷却至350℃。采用金相、SEM、EDS等技术，分析不同状态的微观组织结构。结果表明：

（1）电渣重熔和真空熔炼态合金钢的微观组织中元素严重偏析，主要偏析元素为C、Cr、Mo、Fe，其中电渣重熔态偏析区成条状分布，较真空熔炼态更为严重。

（2）热锻态、热轧态、冷拉态合金钢微观组织中的偏析现象依次减轻，形状分布越来越弥散，由块状逐渐转变为点状，偏析区元素分布逐渐接近合金基体成分。孔洞分布弥散化，且数量急剧减少。