硅谷杂志：大型模锻连杆粗晶及魏氏组织的研究 |
| 2012-11-04 15:01 作者：王彦文 来源：硅谷网 关注： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网11月4日文】据《硅谷》杂志2012年第16期刊文称，研究大型模锻连杆金相组织，对粗晶魏氏组织成分及力学性能进行研究，提出改善金相组织的工艺，保证连杆的使用寿命。
本文主要针对以大型模锻连杆的粗晶魏氏组织进行研究。介绍了模锻连杆粗晶魏氏组织的组织形态，出现粗晶魏氏组织对连杆性能的影响，在工艺上改善粗晶魏氏组织的措施。
1大型连杆取样方式
力学性能试验的拉伸、冲击试样在连杆杆身上取样，金相试样在受力情况恶劣的连杆小头和杆身交接处截取，硬度检测部位为连杆大头和小头的加工面。
2化学成分检验
经检测C：0.43%（标准值0.42-0.50%），Si：0.24%（标准值0.17-0.37%），Mn：0.56%（标准值0.50-0.80%），S：0.012%（标准值0.035%≤），P：0.009%（标准值0.035%≤），化学成分符合GB/T3077-1999。
3组织观察
用OLYMPUS金相显微镜观察分析组织，并对其进行显微照相。如图1，通过金相显微镜观察，组织内部有大块组织组织存在，这些大块组织为珠光体组织，在这个大块组织上有向内生长的条状或者针状组织，这些组织为魏氏组织，从整体来看内部是一个混晶组织，粗大的珠光体团、铁素体和一些残余渗碳体，晶粒分布不均匀。发现粗大的珠光体内部呈现出许多珠光体团，他们的位向不同，内部都有明显的渗碳体分层。但在部分区域组织混杂，渗碳体析出多。可观察到珠光体内部不同位向的珠光体团，可以观察到铁素体和渗碳体在珠光体内部的分层机构。并且奥氏体晶粒度和冷却时转变温度的不同，在亚共析碳钢和过共析碳钢中，先析相的组织形态也将有所不同。先析铁素体可以呈块状（等轴状）或网状，先析渗碳体一般呈网状。但当钢中ωc＜0.6%或ωc＞1.2%时，如果奥氏体晶粒特别粗大，并在一定的冷却条件下，先析相将以一定位向呈片状或针状形态在奥氏体晶粒内部析出，形成魏氏组织。
图145#组织
4力学性能检测
1）取分模面混晶区域作连杆纵向力学性能
经检测σb（MPa）：548（要求值≥600MPa），σs：408（要求值≥325MPa），δ5（%）：28（要求值≥15%），ψ（%）：48（要求值≥38%），力学性能未达到规定要求。可以得出，粗晶魏氏组织造成连杆的力学性能未达到使用性能的要求，力学性能偏低，特别塑性和冲击韧性显著降低，应当避免出现。
2）测显微硬度
经检测知粗晶魏氏组织部位较细晶组织部位硬度高。
5粗晶魏氏组织化学
在大块粗晶珠光体组织上测其化学组织成分，C含量0.3167%，Fe的含量0.6833%，符合45#的化学成分含量。
6粗晶魏氏组织的产生
对连杆的整个制造工序流程进行检查，发现连杆在锻造切边时，由于切边模变形内裹，以致锻后检验时连杆宽度尺寸不够。增加了再次加热模锻重压的展宽矫型工序。正是由于增加的这道热矫型工序，导致分模面出现粗晶魏氏组织区域，在随后的正火工序未能予有效消除，形成粗晶魏氏组织。并且锻造过程可使晶粒变形拉长、再结晶和晶粒长大，模锻的压下量对晶粒大小影响很大，一般情况下锻造压下量越大晶粒越细。如果始锻温度过高变形量不足，使局部区域的变形程度落入临界变形造成锻件某些部位晶粒特别粗大，或锻后冷却不当形成严重的魏氏组织后的热处理正火工序中也是很难消除的。
7粗晶魏氏组织的改善工艺措施
存在粗晶魏氏组织的模锻连杆，采用常规正火工序中是很难得到有效改善的。采用高低温两次的正火工艺可以得到图2金晶组织，采用920℃正火+860℃正火工艺，尽管保留了部分原始粗晶的遗传痕迹，但满足已满足使用性能的技术要求。
图2两次正火后分模面显微组织100×
8结论
1）大型连杆模锻出现粗晶魏氏组织处力学性能比较差，严重影响连杆的使用。
2）锻造连杆一旦形成粗晶魏氏组织，通过一般的正火工序无法改善粗晶魏氏组织，只有采用高低温两次正火工艺改善存在连杆中的粗晶魏氏组织使连杆达到使用性能。
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