石钢GCrl5轴承钢再结晶规律研究
2012-06-05作者：刘靖1，韩静涛1，赵杰2，席军良2
（1.北京科技大学材料科学与工程学院；2.石家庄钢铁有限责任公司）
摘 要：为实现奥氏体再结晶控制轧制，分析了变形量及变形温度对石家庄钢铁有限责任公司转炉生产的GCrl5轴承钢再结晶规律的影响，确定了该钢的再结晶全图。并得出为避免出现混晶组织，GCrl5钢的控制轧制应在完全再结晶区进行。
关键词：GCrl5；轴承钢；再结晶百分数；变形温度；变形量
1 前言
石家庄钢铁有限责任公司二轧厂生产的GCrl5钢棒材主要用作轴承外套和滚珠，其市场容量较大。为进一步改善石钢二轧厂用转炉生产的GCrl5钢的组织性能，对其再结晶规律进行了研究[1,2]，并借助再结晶规律图，为石钢改善GCrl5钢组织性能、减轻轧后棒材的网状碳化物级别、提高成品钢材的晶粒度级别提出了建议[2,3]。
2 试验方案
试验用料取自石钢转炉厂生产的150mm×150mm连铸方坯，在其断面的1/4处取样，试样成分见表1。根据试验变形量应达到10％～80％的要求，将试样加工成如图1所示的阶梯形试样。
试验在Φ350mm二辊可逆式轧机上进行轧制。先将试样加热至1200℃，保温15min，然后选择在1150、1100、1050、1000、950、900、850℃7种温度下变形。变形后的试样立即淬水，然后将试样纵向剖开，经研磨、侵蚀后观察不同变形量下的再结晶情况。
3 试验结果及分析
表2示出不同变形温度、不同变形量对GCrl5钢再结晶百分数的影响。
3.1 变形量对GCrl 5钢奥氏体再结晶百分数的影响
变形量对再结晶规律的影响如图2所示。从图2可看出，当变形温度在950～1050℃、变形量小于30％时，有再结晶发生；变形量大于50％时，再结晶百分数急剧增多；变形量达到70％时再结晶百分数达到80％以上；变形量大于70％以后，随变形量的增加，再结晶百分数增加趋缓。当变形温度高于1100℃时，随变形量增加，再结晶百分数急剧增加；当变形量达到60％时再结晶百分数已达80％以上；变形量大于60％以后，随变形量的增加，再结晶百分数增加趋缓。
图3示出在轧制温度为1100℃、不同变形量情况下的再结晶组织。从图3可看出，随着变形量的增加，变形奥氏体晶粒拉长，奥氏体晶界面积增多，畸变能加大，奥氏体再结晶形核部位增多，形核速度加快，促使变形奥氏体再结晶数量增多，晶粒尺寸减小[1,4]。提高轧制温度，可加速奥氏体的再结晶速度，使再结晶数量增多，晶粒细化。奥氏体晶粒的细化为碳化物析出提供了形核点，对改善网状碳化物有利。所以，在较高温度下加大变形量对细化奥氏体晶粒、均匀组织是有利的[5,6]。
3.2轧制温度对GCrl5钢奥氏体再结晶数量的影响
图2示出轧制温度与再结晶百分数的关系。从图2可看出，变形量在30％以下时，再结晶百分数多在20％以下，这说明30％以下的变形量，使畸变能增加不明显，奥氏体再结晶形核的部位不多，所以奥氏体再结晶的数量较少。变形量在50％左右时，随变形温度的提高再结晶百分数增加较明显，在变形温度为850～1150℃时，再结晶百分数由22.66％增加到64.06％。50％左右的变形量使畸变能明显增加，再加上变形温度提高，奥氏体再结晶速度增加，使再结晶数量明显增加。变形量在60％以上时，再结晶百分数大多在60％以上。这说明大的变形量使畸变能增加明显，奥氏体再结晶形核部位显著增多，形核速度明显加快，变形奥氏体再结晶数量增多。
图4为GCrl5钢再结晶规律图。图中a线以下的区域为未再结晶区。a线与b线之间为变形奥氏体的部分再结晶区，在这一区问变形奥氏体将由两部分组成，一部分为再结晶组织，另一部分为变形奥氏体未再结晶组织。在此区间形成奥氏体晶粒大小不均的组织状态，这种混晶组织对其相变及相变后组织都有不利影响[7]。b线以上的区域为完全再结晶区，在此温度和变形量的范围内，形成奥氏体晶粒细小均匀的组织状态。
4 结论
由实测得到的石钢转炉GCrl5轴承钢的再结晶全图可得出：在变形温度一定时，随变形量的增加，奥氏体再结晶百分数增加；在变形量一定时，随变形温度的提高，奥氏体再结晶百分数增加；在其他条件一定时，随变形温度的提高，奥氏体再结晶的临界变形量降低；为避免轧制过程中出现混晶组织，GCrl5轴承钢的控制轧制应在完全再结晶区进行。
参考文献
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