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42CrMo钢锻轧材的带状组织

刘宗昌1，王玉峰1，杨慧1，赵爱军2，刘红飓2

(1。内蒙古科技大学材料科学与工程学院，内蒙古包头014010;2。抚顺特殊钢有限责任公司，辽宁抚顺

113001)

摘要:应用金相热处理法研究了42CrMo钢锻轧棒材的带状组织。检验表明，棒材纵向上分布着明显的铁

素体+珠光体带状组织。造成带状组织的原因是枝晶偏析。采用1250℃以上锻轧加热+扩散可完全消除带状

组织。试验发现，在两相区(F+A)等温也可以避免带状组织出现。

关键词:42CrMo;锻轧材;带状组织;偏析

合金结构钢锻轧材中经常产生纤维组织或称带状组织，即铁素体珠光体相间分布的带状组织。带状组织

使钢的力学性能具有方向性，使钢的横向范性和韧性降低，也使钢的切削性能变坏，表面加工的光洁度降

低。最好是完全消除带状组织，但往往有一定困难，因此，生产上要求带状组织≤2级。本文以42CrMo为

例，研究了带状组织的形貌，指出了其形成原因，提出了防止措施。

1试验用钢

试验采用42CrMo钢轧材钢棒，炉号有758，024，647，797，767，776。虽然炉号不同，但成分基本

相同。炉号776的成分如表1所示。

2带状组织的试验观察

将42CrMo钢棒横向切片，制取金相试样，沿着轧向磨光，抛光，硝酸酒精浸蚀，观察带状组织，评定

级别。图1为776炉号的锻材的带状组织，可见，铁素体、珠光体呈现带状分布。评定级别为4级。图2

为758炉号轧材的组织，没有观察到明显的带状组织。组织中的珠光体数量较多，显然是伪珠光体。这是

由于轧后冷却速度较快的缘故。

将试样进行完全退火即可显示其带状组织。图3是758，797两个炉号试样进行完全退火后的组织，可

见，显示出明显的带状组织。

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图1776(炉号)钢的带状组织图2锻材(758)组织

图342CrMO完全退火后的二次带状组织

(a)758的带状组织;(b)797的带状组织

图4锻材(776)880℃加热1h的带状组织

(a)硝酸酒精浸蚀;(b)CuCl2的试剂浸蚀

3带状组织的成因

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一般认为，带状组织是由于钢锭的枝晶偏析所致。钢水在凝固时，由于选择性结晶，在枝干上的成分

较为纯净，而在枝晶间富集了较多的碳、合金元素和磷、硫等杂质。钢锭锻轧变形时枝干和枝晶间被压延

而伸长为纤维组织。形成所谓一次带状组织。用含有CuCl2的试剂浸蚀后在显微镜下观察，则会发现肉眼

观察时的那些纤维组织经过放大变成了黑白交替的条带称为一次带状组织[1]。黑色条带相当于原树枝状晶

的较纯的枝干，白色条带为原来富含合金元素和杂质的树枝间区域。

热轧低碳钢、中碳钢在缓冷过程中会出现先共析铁素体和珠光体交替相间的显微组织带状，这些不同

的组织是固态相变的产物。这种带状组织称为二次带状。二次带状的形成意味着碳在固态相变中发生了不

均匀的重新分布，称为二次碳偏析。一般所谓钢中的带状组织，也即上述观察到的带状组织即为二次带状

组织。

将具有二次带状组织的热变形钢试样改用含有CuCl2的试剂浸蚀后在显微镜下观察，则显示出一次带