何翠萍，彭 歡，王承劍

(馬鋼股份公司技術(shù)中心 安徽馬鞍山 243000)

51CrV4作為高等級(jí)彈簧鋼，因熱處理后具有較好的淬透性、抗彈性減退性以及疲勞性能，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)碟形彈簧、彈簧卡箍等制造。

51CrV4用于碟形彈簧等制造，往往需要熱軋→酸洗→冷軋→球化退火→淬火→回火熱處理等工序，其熱軋態(tài)組織主要為珠光體，不同的控軋控冷工藝會(huì)直接影響到珠光體微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響到后續(xù)冷軋軋制難易程度、球化退火生產(chǎn)效率以及最終熱處理態(tài)的組織性能均勻性等。目前關(guān)于51CrV4的研究主要集中在相變規(guī)律、脫碳層控制、熱處理工藝等方面，關(guān)于控軋控冷工藝參數(shù)對(duì)其熱軋板組織、性能的影響相對(duì)較少。因此，本文以51CrV4彈簧鋼為研究對(duì)象，分析終軋溫度、卷取溫度對(duì)其熱軋板的顯微組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律，為制定其合理的熱軋工藝參數(shù)提供參考，為后續(xù)獲得良好球化效果奠定基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)材料及方法

試驗(yàn)材料為中試實(shí)驗(yàn)室冶煉、鍛造的51CrV4矩形坯，尺寸為40 mm(厚)×200 mm(寬)×220 mm(長(zhǎng))，化學(xué)成分如表1所示。

表1 試驗(yàn)鋼化學(xué)成分(wt., %)

試驗(yàn)材料軋制在?500兩輥可逆軋機(jī)上進(jìn)行，采用兩階段控制軋制工藝，控軋控冷工藝如下：將矩形坯放入箱式電阻爐加熱至1100 ℃，保溫90 min；為研究終軋溫度和卷取溫度對(duì)試驗(yàn)鋼組織、力學(xué)性能的影響規(guī)律，采用相同軋制道次、相同道次壓下率，6種不同的軋制工藝進(jìn)行軋制，成品厚度均為4 mm，控軋控冷工藝參數(shù)見(jiàn)表2所示。

表2 試驗(yàn)鋼控軋控冷工藝參數(shù)

將不同軋制工藝空冷至室溫的鋼板，在板寬方向中間位置切取12 mm×10 mm×4 mm的金相試樣，試樣切割后經(jīng)過(guò)超聲波清洗、鑲嵌、研磨、拋光、4% 硝酸+96%酒精腐蝕后，在金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)下觀察顯微組織。根據(jù)GB/T228.1-2010《金屬材料拉伸室溫試驗(yàn)方法》要求，沿鋼板縱向制備標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，在Z150電子拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 終軋溫度對(duì)試驗(yàn)鋼顯微組織、力學(xué)性能的影響結(jié)果與分析

2.1.1 終軋溫度對(duì)試驗(yàn)鋼顯微組織的影響結(jié)果與分析

相同開(kāi)軋溫度、卷取溫度情況下，不同終軋溫度對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)鋼組織如圖1所示。工藝1、2、3對(duì)應(yīng)的組織均為珠光體和少量鐵素體，隨著終軋溫度升高，工藝1、2、3對(duì)應(yīng)的珠光體片間距分別為0.15 μm、0.18 μm、0.25 μm，珠光體片間距增加66.67%。分析其原因，主要由于終軋溫度升高，軋制變形后奧氏體晶粒尺寸相對(duì)粗大，經(jīng)過(guò)相同冷卻、卷取工藝后，由奧氏體轉(zhuǎn)變的珠光體晶粒尺寸和珠光體片間距也相對(duì)粗大。

圖1 不同終軋溫度下對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)鋼掃描圖片

2.1.2 終軋溫度對(duì)試驗(yàn)鋼力學(xué)性能的影響結(jié)果與分析

相同開(kāi)軋溫度、卷取溫度情況下，不同終軋溫度對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)鋼的力學(xué)性能如表3所示。隨著終軋溫度的升高，試驗(yàn)鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、洛氏硬度分別降低10.68%、6.79%、5.93%，延伸率升高14.74%，其主要由于終軋溫度升高，試驗(yàn)鋼的珠光體晶粒尺寸、片間距依次增加，進(jìn)而試驗(yàn)鋼的強(qiáng)度、硬度下降，延伸率升高。

表3 不同終軋溫度下對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)鋼的力學(xué)性能

2.2 卷取溫度對(duì)試驗(yàn)鋼顯微組織、力學(xué)性能的影響結(jié)果與分析

2.2.1 卷取溫度對(duì)試驗(yàn)鋼顯微組織的影響結(jié)果與分析

相同開(kāi)軋溫度、終軋溫度情況下，不同卷取溫度對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)鋼組織如圖2所示。卷取溫度為600℃-700 ℃對(duì)應(yīng)的組織均為珠光體和少量鐵素體，隨著卷取溫度的升高，工藝4、2、5對(duì)應(yīng)的珠光體片間距分別為0.12 μm、0.18 μm、0.33 μm，珠光體片間距增加175%。相關(guān)研究表明，珠光體片間距和珠光體相變過(guò)冷度成反比，珠光體相變溫度越高，過(guò)冷度越小，珠光體片層間距增加。因此，相同開(kāi)軋溫度、終軋溫度情況下，卷取溫度升高，珠光體相變過(guò)冷度減小，珠光體片間距增加。

圖2 不同卷取溫度下對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)鋼掃描圖片

2.2.2 卷取溫度對(duì)試驗(yàn)鋼力學(xué)性能的影響結(jié)果與分析

相同開(kāi)軋溫度、終軋溫度情況下，卷取溫度為600 ℃-700 ℃時(shí)對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)鋼的力學(xué)性能如表4所示。隨著卷取溫度的升高，試驗(yàn)鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、洛氏硬度分別降低9.28%、11.05%、6.30%，延伸率升高16.44%。卷取溫度升高，珠光體片間距依次增加，進(jìn)而試驗(yàn)鋼的強(qiáng)度、硬度依次降低。

表4 不同卷取溫度下對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)鋼的力學(xué)性能

3 結(jié)論

相同開(kāi)軋溫度、卷取溫度情況下，終軋溫度為800 ℃-900 ℃時(shí)，試驗(yàn)鋼組織均為珠光體和少量鐵素體，隨著終軋溫度升高，珠光體片間距增加66.67%，屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、洛氏硬度分別降低10.68%、6.79%、5.93%，延伸率升高14.74%。

相同開(kāi)軋溫度、終軋溫度情況下，卷取溫度為600 ℃-700 ℃時(shí)，試驗(yàn)鋼的組織均為珠光體和少量鐵素體，隨著卷取溫度的升高，珠光體片間距增加175%，屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、洛氏硬度分別降低9.28%、11.05%、6.30%，延伸率升高16.44%。