基于铸坯的25Mn钢环件热辗扩成形力学性能分析.pdf

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1、文章编号：1672—0121(2015)04—0078—04基于铸坯的25Mn钢环件热辗扩成形力学性能分析秦芳诚1,2，李永堂1,2，齐会萍1,2，付建华，2(1．太原科技大学材料科学与工程学院，山西太原030024；2．太原科技大学金属材料成形理论与技术山西省重点实验室，山西太原030024)摘要：环形铸坯辗扩成形是一个多场耦合、局部加载和连续成形过程，与传统辗扩工艺相比，缩短工艺流程，减少加热次数，节材、降能耗，具有重要的研究价值与推广应用前景。辗扩过程中，不仅要控制环形铸坯辗扩后的成形精度，还应通过高温塑性变形获得所需微观组织，提高综合力学性能，实现成形／成性一体化调控。根据环

2、件轧制技术及基于铸坯的辗扩成形基础理论，通过对25Mn钢环形铸坯进行辗扩，分析辗扩成形环件不同部位微观组织的变化及力学性能，并借助扫描电镜观察，揭示其拉伸与冲击断口的断裂机理。结果表明：辗扩后环件的外形好，宽展小，椭圆度为0．4；组织内部平均晶粒尺寸小，环件各个区域的力学性能均较高，且中层的略低于内层和外层；拉伸与冲击断裂形式主要为准解理，并伴有韧窝断裂。可见，基于铸坯的25Mn钢环件热辗扩“成形”／“成性”质量较高，为其进一步研究以及实际生产提供了理论指导价值。关键词：辗扩工艺；环形铸坯；微观组织；力学性能；准解理中图分类号：TG335．19文献标识码：ADOI：10．16316／

3、j．issn．1672—0121．2015．04．0250前言非稳态、非线性的塑性变形。驱动辊转速、辗扩力、辗25Mn钢作为制造锰钢环形零件的常用材料，具扩力矩、初始辗扩温度、芯辊进给速度和进给量等辗有优良的强度、韧性、淬透性及抗磨损性能，为锰钢扩工艺参数决定了辗扩过程材料的变形和环件成形环形零件在风电、石油化工和航空航天等装备制造质量与性能。尤其是对于大直径、宽壁厚的25Mn业领域的广泛应用奠定了材料基础。近年来，环形零钢环件，成形过程中各区域的变形不均匀，造成最终件铸辗复合成形技术作为环件生产的一种先进工环件内部的残余应力较大，晶粒尺寸分布不均，力学艺，为锰钢环形零件的省时、省力

4、和绿色生产创造了性能较差，给环件在关键领域的安全应用带来了极技术基础，它包括铸造环坯、热辗扩和后续机加工过大的挑战。因此，在已有基于铸坯的辗扩成形基础理程，具有缩短工艺流程、节材和降能耗等众多优论指导下，对25Mn钢环形铸坯的热辗扩进行试验，点z1。李永堂等在基于铸坯的环件辗扩成形方面并分析辗扩完成后内部微观组织以及力学性能，探开展了许多卓有成效的研究工作，系统研究了铸态讨其“成形”／“成性”机理，为基于铸坯的环件热辗扩组织的热塑性变形行为，探讨了基于铸坯的环件辗过程的进一步研究和环件铸辗复合成形工艺的稳定扩成形基础理论和工艺参数及其对环件成形质量和实现提供理论基础和试验依据。组织演

5、变的影响，并进行了工业生产。然而，由于热辗扩成形过程多场、多因素耦合的125Mn钢环坯辗扩工艺，变形区环坯料在高温和载荷作用下经历了环件热辗扩成形是一种高性能、精确成形工艺，辗扩过程中通过对环件变形区进行连续加载，在得：国家自然科学基金重点资助项目(51135007)；国家自然科到最终环件形状、尺寸和精度的同时，由于塑性变形学基金资助项目(51075290，51205270)；高等学校博士点使得环件内部组织状态不断发生改变，以实现细化基金优先发展计划资助项目(201l1415130001)晶粒、改善组织和提高性能的目的。：2014—10—09在25Mn钢环坯的实际热辗扩过程中，辗扩工

6、：秦芳诚(1988一)，男，博士研究生，从事材料加工先进制造技术研究艺参数如下：环形铸坯尺寸为咖750mm×350mm×~bl6Omrn，芯辊进给速度为2．Omm／s，初始辗扩温度微观组织；各区域的晶粒尺寸采用过饱和苦味酸溶为1050'：'(2，驱动辊转速为4．02rad／s，辗扩比为4，辗液(加入少量十二烷基苯磺酸钠)侵蚀。环件不同区扩力为2．3MPa。域(与观察显微组织取样一致)的硬度用HB一3000B热辗扩完成后，环件的宽展小，椭圆度为0．4，表型布氏硬度计测定；拉伸试验参考GB／T228．1—2010面质量较好，成形精度高，成形后外形尺寸为加工成直径10mm，标距段50ram

7、的试样_l1】，在日本击1470mmx~b1306mmx~100mm，如图1所示。岛津电子万能拉伸试验机上进行试验，断后延伸率由引伸计测得；冲击试验在JB一300B半自动冲击试验机上完成，试样规格为lOmmx10mm~55mm标准v型缺口冲击试样【。图1辗扩成形的25Mn钢环件2环件力学性能检测的实验条件热辗扩完成后，需对25Mn钢环件的内部组织及力学性能进行分析，以进一步研究多场、多参数耦图325Mn钢环件显微组织与硬度取样截面位置合下环件非稳态、非线性