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20CrMnTi齿轮钢棒材控轧控冷工艺的优化
          
Optimization of Controlled Rolling and Cooling Process for 20CrMnTi Gear Steel Bar

摘    要
对采用实际控轧控冷工艺生产的20CrMnTi齿轮钢棒材不同位置的组织与硬度进行研究;对该棒材的控轧控冷过程进行有限元模拟,得到轧制及冷却过程中棒材温度与等效应变分布,提出控轧控冷工艺优化措施,并进行了试验验证。结果表明:在实际控轧控冷工艺下,棒材表面与1/2半径处的显微组织均为铁素体与珠光体,心部组织为铁素体、珠光体及大量贝氏体,心部硬度明显高于其他部位的;棒材在控轧控冷过程中的变形主要发生在表面及1/2半径处,且随着距表面距离的增加,等效应变减小;棒材心部的温度最高,1/2半径处和表面的温度依次降低,且随着轧制过程的进行,心部温度升高;棒材表面的控轧效果最好,1/2半径处的次之,心部的最差;将终轧温度由880 ℃降低至840 ℃控轧控冷后,棒材不同部位的组织均由铁素体与珠光体组成,表面、1/2半径处与心部的平均硬度分别为182,188,190 HBW,组织和硬度的不均匀性得到有效改善。
标    签 齿轮钢   有限元模拟   显微组织   硬度   控轧控冷   gear steel   finite element simulation   microstructure   hardness   controlled rolling and cooling  
 
Abstract
The microstructure and hardness in different positions of 20CrMnTi gear steel bar produced by actual controlled rolling and cooling process were studied. The controlled rolling and cooling process of the bar was simulated by finite element method, and then the temperature and equivalent strain distribution of the bar was obtained. The optimal measures of controlled rolling and cooling process were put forward, and verified by tests. The results show that the microstructures of surface and 1/2 radius of bar consisted of ferrite and pearlite with actual controlled rolling and cooling process, while the microstructure of center consisted of ferrite, pearlite and a larger amount of bainite; the hardness of the center was significantly higher than that of other parts. The deformation of the bar during controlled rolling and cooling process mainly occurred at the surface and 1/2 radius, and the equivalent strain decreased with increasing distance from the surface of the bar. The temperature of the center of the bar was the highest, and the temperature of 1/2 radius and surface decreased in turn. The temperature of the center increased with the accumulation of rolling processing. The controlled rolling effect of the surface of the bar was the best, followed by that of 1/2 radius and center. When the final rolling temperature decreased from 880 ℃ to 840 ℃, the microstructures in different positions of the bar after controlled rolling and cooling process all consisted of ferrite and pearlite, and the hardnesses of surface, 1/2 radius and center were 182,188,190 HBW, respectively, indicating the uniformity of microstructure and hardness was improved obviously.

中图分类号 TG331   DOI 10.11973/jxgccl202008014

 
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所属栏目 物理模拟与数值模拟

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收稿日期 2019/7/3

修改稿日期 2020/6/10

网络出版日期

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备注高宇波(1984-),男,江苏常州人,高级工程师,硕士

引用该论文: GAO Yubo,XU Leqian,MENG Xiaoling. Optimization of Controlled Rolling and Cooling Process for 20CrMnTi Gear Steel Bar[J]. Materials for mechancial engineering, 2020, 44(8): 69~73
高宇波,徐乐钱,孟晓玲. 20CrMnTi齿轮钢棒材控轧控冷工艺的优化[J]. 机械工程材料, 2020, 44(8): 69~73


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参考文献
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