温锻产品力学性能优化

很多研究表明，温锻温度增加，产品的韧性和塑性增加而强度下降。在一定的温锻温度下，随着变形程度增加，则产品的强度增加而塑性降低。一般挤压的应变都较大，在回复的显微组织内会明显地出现织构。严重的纤维织构会明显地影响韧性并呈现方向性。

图5-2-31 再结晶铁素体的百分比与中心距离的关系

（钢种同上图，加热温度700℃）1—78% 2—89% 3—94%

1.硬度

温挤压后产品的硬度，无论沿轴向长度方向，还是沿横断面上，硬度分布都极不均匀。图5-2-32示出20CrMn钢变形程度ε_F=60%时，不同温度变形后硬度分布情况。挤压温度越低，由于加工硬化严重，因而挤压件硬度越高。在肩部以前未变形的部分，硬度已经有相当的提高。在杆的肩部端头的硬度大致相当于杆部大部分长度上的硬度。值得注意的是，在冷挤压和在500℃挤压后的产品硬度相差不多。沿挤压件横截面的硬度分布都是外层硬度高而中心部位硬度低，而且边部与中心处的硬度值相差20HV左右。

在图5-2-32的示例中，在冷挤压后，产品硬度约为坯料硬度的1.75倍（坯料硬度149HV）。而在坯料温度500℃时，则产品硬度约为坯料硬度的1.6倍；800℃时，则为1.2倍。

2.拉伸力学性能

图5-2-33示出20CrMn钢温挤压后产品的力学性能。随着坯料温度增加，抗拉强度R_m减小，而在750℃左右，强度极限值最小，高于750℃，抗拉强度继续增加。因为这时变形发生在相变区。当500℃变形时，抗拉强度与屈服强度相当接近。然而随着坯料温度的增加，它们的差值增加。因而，随着坯料温度增加，σ_0.2/R_m减小；在大约750℃时，此值下降增快（见图5-2-34）。

图5-2-33同时也示出该钢温挤压产品颈缩出现的伸长率A_g和破坏时的伸长率A₅以及破坏时的断面收缩率Z的变化。由图可见，随着坯料温度增加，这些指标上升。同样，在750℃以上除外。

3.冲击韧度a_K

钢20CrMn退火坯料的冲击韧度为165J/cm²。图5-2-35示出温挤压产品冲击韧度的变化。最大的冲击韧度出现在坯料挤压温度高（800℃）的挤压产品上。(www.xing528.com)

图5-2-32 20CrMn钢温挤压后产品的硬度分布

图5-2-33 20CrMn钢温挤压产品的力学性能（变形程度ε_F=60%和80%）

图5-2-34 20CrMn钢温挤压后产品屈强比随挤压温度的变化

图5-2-35 20CrMn钢温挤压后产品的冲击韧性与坯料加热温度的关系

钢坯料温度高于750～800℃时，冲击韧度剧烈下降，甚至有时低于坯料的原冲击韧度，这是由于变形发生在相变温度区之故。

关于温锻产品力学性能与温锻温度的关系，各种资料报道还有一些出入，尚有待于进一步研究。

根据各种试验以及生产实践经验，对温挤压钢产品的力学性能可以得到以下近似结论，即：温挤压钢时，当温挤压温度在200～400℃时，温挤压产品的力学性能与同等变形程度时的冷挤压产品相近；而温挤压温度在400～850℃时，温挤压产品的抗拉强度、屈服点为退火产品的1.1～1.5倍。