车轴钢晶粒度浅述

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车轴钢晶粒度浅述
摘  要：论述了珠光体的形成机理及Al和热处理制度对其的影响，表明适当的热处理制度可以细化LZ50们的晶粒。
关键词：珠光体晶粒热处理

　

车轴是机车车辆的重要零件，LZ50车轴坯是铁道部指定的车辆专用钢坯，车轴晶粒的粗细是质量验收的重要条件之一。

1  珠光体形成

众所周知，珠光体晶核首先在奥氏体晶界处形成，然后向晶粒内部长大，同时，又不断有新的晶核形成和长大深入，珠光体的晶核是由渗碳体和铁素体晶核共同组成的。近年来，利用扫描电子显微镜深人研究表明，珠光体的分枝形成机理是比较符合实际的。首先在晶界上形成Fe3C晶核，然后向晶粒内部长大。长大时，主要依靠Fe3C片的不断分枝，平行长大，Fe3C片分枝长大的同时，使相邻奥氏体贫碳，促使铁素体在其侧面随之长大，结果也形成片层相间的两相混合物．Fe3C片的分枝主要发生在根部，在片的中间部分也能分枝，连接处很小。
2  Al对晶粒长大的影晌
    铝能提高钢的本质晶粒度，提高晶粒粗化的温度，有人曾经对铝在钢中不同结合状态―Al2O3,AlN和固溶Al的影响进行了详细的研究，得出当钢中残余Al含量[AL]（[Al]Al%＋[Al]AlN%＋[Al]固溶％）在0.020％以上时，晶粒显著细化，此数据值正好与依据钢中形成AlN的化学反应式计算得到的AlN中[Al]的饱和值0.020％相一致。而与同样计算得到的Al2O3中[Al]的饱和值0.015％不一致。因此，铝之所以能细化钢的晶粒和提高晶粒开始粗化的温度，一般认为是由于适量的铝在钢中和其它元素化合形成细小弥散分布的难熔化合物，主要是AlN造成的。

LZ50正火加热时晶粒极易粗化。800℃即有粗晶出现，生产中车轴正火的加热温度一般为860℃出现粗晶组织已不可避免，其原因一是钢中含铝量太低因而形成的能阻止奥氏体晶粒长大的AlN较少，其次，也可能是锻造中造成的组织不均。AlN质点分布不均，此外，与钢中微区碳含量不均有关。

3  晶粒细化热处理探讨

(1) 此钢加热到接近AC3的780℃，原始状态的粗大组织，除个别部位外，已经通过相变重结晶得到细化，加热到略高于AC3的800℃，保温15min，奥氏体转变完成，除少数晶粒较粗大外，均为细小晶粒，但延长加热时间后细化了的晶粒又重新粗化，且温度越高，时间越长，晶粒越粗大；

(2) 此钢在加热速度快时，起始晶粒虽较细，但不稳定，极易长大，而加热速度慢时，起始晶粒虽较粗，但较稳定，不易长大；

(3) 预处理的作用，一是改变显微组织，二是改变AlN质点的分布。无论组织的改变还是AlN质点分布的变化，均对再次正火后的晶粒度有很大影响。实验证明采用1000℃～11O0℃正火十800℃～850℃正火作预处理，可以综合利用高温预处理改善AlN质点分布以及低温预处理细化起始晶粒的作用。问题在于采用1040℃高温正火，对于铁路系统车轴生产厂家的现行加热设备是一种严峻的考验，在实际的车轴生产中难以推广应用。
4  结语

通过适当的热处理制度，即降低正火温度，缩短保温时间等，可以得到符合要求的晶粒度，细化LZ5O钢的晶粒。