鍛造用耐磨鋼板為目前應用最為廣泛的一類耐磨鋼板,其鍛造工序不僅基本確定了零件的形狀,而且也基本決定了零件的工藝性能和使用性能。37MnSiVS鋼是近年來新開發(fā)的一種新型脹斷連桿用中碳耐磨鋼板,具有優(yōu)異的綜合力學性能和脹斷性能,可采用脹斷工藝制造高性能的汽車發(fā)動機連桿。
與傳統(tǒng)的中碳耐磨鋼板如38MnVS鋼相比,該鋼中的微合金化元素釩的質量分數(shù)從通常的0.08%~0.15%提高到0.25%~0.35%。釩元素含量的顯著提高,必然影響鋼的熱變形行為。
試驗選用高釩含量的37MnSiVS鋼,放入實驗室200kg真空感應爐中冶煉,澆注成110kg的鋼錠,其化學成分(質量分數(shù),%)為:C0.38%,Si0.77,Mn1.07,P0.032,S0.085,Cr0.18,V0.28,Al0.017。將鋼錠隨后兩火鍛造成直徑50mm的圓棒,鍛后空冷。從圓棒1/2半徑處掏取直徑8mm、高15mm的熱模擬圓柱試樣。
在Gleeble 3800熱模擬試驗機進行單道次壓縮熱模擬試驗。試樣以10℃/s的速度加熱到1200℃,保溫2min,然后分別以10℃/s的速度冷卻到1150、1100、1000和900℃的形變溫度,保溫10s(消除試樣內溫度梯度)后進行單道次壓縮變形,變形速率分別是0.1、0.5、1、10s-1,變形量為60%(真應變量為0.92)。在熱模擬機壓頭與試樣兩端接觸處夾1層石墨片進行潤滑,使試樣盡可能均勻形變。變形后,試樣立刻水冷卻至室溫以保留奧氏體晶粒形貌。
淬火后將試樣沿軸向用線切割切開,磨制拋光后用飽和苦味酸+洗滌靈溶液腐蝕,以顯示原奧氏體晶粒。使用金相圖像分析儀觀察奧氏體晶粒并拍照,用截線法測量出奧氏體晶粒尺寸。為了確認變形前后是否有釩的碳氮化物析出,將冷卻到900℃變形前及變形后的試樣進行水淬。采用10%的高氯酸酒精溶液電解雙噴法制備透射電鏡(TEM)樣品,在HITACHI H-800型透射電鏡下觀察微觀組織。
結果表明:試驗料的熱變形特征與傳統(tǒng)的中碳微合金耐磨鋼板基本一致,較高的溫度和較低的應變速率有利于發(fā)生動態(tài)再結晶。試驗料在變形溫度低于1000℃時開始發(fā)生再結晶的時間進一步延長。透射電鏡觀察結果表明,試驗料中的釩主要以固溶態(tài)的形式存在于奧氏體中,從而影響奧氏體的動態(tài)再結晶行為。所獲得的試驗料的熱變形激活能為364.9kJ/mol,并獲得了其熱變形方程及動態(tài)再結晶晶粒尺寸與Zener-Hollomon參數(shù)之間的關系式。此研究為鋼種成分優(yōu)化及合理的鍛造工藝制定提供了理論和試驗依據(jù)。