大尺寸中、低碳合金车轴钢锭中的元素偏析易在锻造过程中拉长，沿轧制方向形成纤维组织。在随后淬火冷却过程中，由于纤维组织与基体之间成分的差异，将导致组织出现差异。为此，对影响车轴钢冲击性能各向异性的因素进行探索，以某钢铁企业试制的车轴钢产品为对象，对该产品横向冲击韧性与微观组织的关系进行研究，探索影响横向冲击韧性的微观组织、成分因素，为车轴钢生产工艺优化提供参考。
所用材料为实验用国产化车轴钢坯，主要化学成分（wt%）为：0.25C，0.27Si，0.52Mn，1.01Cr，0.19Mo，0.003P，0.003S，0.10Ni，0.14Cu。冶炼浇铸成六角钢锭（大头内圆Φ800mm，小头内圆Φ680mm）后锻成300mm×300mm的方坯，锻后冷却为水冷，试验样品在锯床切割后的方坯上通过线切割试样进行试验，为了检验材料各方向的性能区别，分别沿轴向与垂直轴向进行取样。冲击断口与锻轧方向平行的标记为横向试样，冲击断口与锻轧方向垂直的标记为纵向试样。
试验在箱式电阻炉中进行，各个试样奥氏体化工艺为860℃×20min，分别采用油淬、炉内空冷及炉冷的冷却速度，热处理制度见表1。试样经热处理后，采用线切割加工成标准冲击试样，缺口为U型2mm深度。冲击试验在JBN-300冲击试验机上进行；试样磨制抛光浸蚀后使用GMP-3OLYMPUS卧式金相显微镜进行组织观察；采用HVS-1000显微硬度仪进行微观硬度测试；采用KYKY-2800扫描电镜进行组织观察以及APOLLO 10X型能谱仪进行微区成分分析。
表1 热处理制度
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编号 |
1 |
2 |
3 |
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奥氏体化工艺 |
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860℃×20min |
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冷却速度 |
油淬 |
25℃/min |
随炉冷 |
研究发现：钢中带状组织主要源于成分偏析，轧制过程中使铸锭中合金元素C、Cr、Mn等偏析区域沿轧制方向被拉长形成明显条带；在随后热处理过程中，元素偏析区与基体将出现明显组织差异，钢中组织上的方向性导致出现性能上的各向异性；缓解元素偏析的工艺措施有利于减轻带状组织。
