大尺寸中、低碳合金車軸鋼錠中的元素偏析易在鍛造過程中拉長，沿軋制方向形成纖維組織。在隨后淬火冷卻過程中，由于纖維組織與基體之間成分的差異，將導致組織出現差異。為此，對影響車軸鋼沖擊性能各向異性的因素進行探索，以某鋼鐵企業試制的車軸鋼產品為對象，對該產品橫向沖擊韌性與微觀組織的關系進行研究，探索影響橫向沖擊韌性的微觀組織、成分因素，為車軸鋼生產工藝優化提供參考。
所用材料為實驗用國產化車軸鋼坯，主要化學成分（wt%）為：0.25C，0.27Si，0.52Mn，1.01Cr，0.19Mo，0.003P，0.003S，0.10Ni，0.14Cu。冶煉澆鑄成六角鋼錠（大頭內圓Φ800mm，小頭內圓Φ680mm）后鍛成300mm×300mm的方坯，鍛后冷卻為水冷，試驗樣品在鋸床切割后的方坯上通過線切割試樣進行試驗，為了檢驗材料各方向的性能區別，分別沿軸向與垂直軸向進行取樣。沖擊斷口與鍛軋方向平行的標記為橫向試樣，沖擊斷口與鍛軋方向垂直的標記為縱向試樣。
試驗在箱式電阻爐中進行，各個試樣奧氏體化工藝為860℃×20min，分別采用油淬、爐內空冷及爐冷的冷卻速度，熱處理制度見表1。試樣經熱處理后，采用線切割加工成標準沖擊試樣，缺口為U型2mm深度。沖擊試驗在JBN-300沖擊試驗機上進行；試樣磨制拋光浸蝕后使用GMP-3OLYMPUS臥式金相顯微鏡進行組織觀察；采用HVS-1000顯微硬度儀進行微觀硬度測試；采用KYKY-2800掃描電鏡進行組織觀察以及APOLLO 10X型能譜儀進行微區成分分析。
表1 熱處理制度
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編號 |
1 |
2 |
3 |
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奧氏體化工藝 |
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860℃×20min |
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冷卻速度 |
油淬 |
25℃/min |
隨爐冷 |
研究發現：鋼中帶狀組織主要源于成分偏析，軋制過程中使鑄錠中合金元素C、Cr、Mn等偏析區域沿軋制方向被拉長形成明顯條帶；在隨后熱處理過程中，元素偏析區與基體將出現明顯組織差異，鋼中組織上的方向性導致出現性能上的各向異性；緩解元素偏析的工藝措施有利于減輕帶狀組織。
