Page 37 - 机械工程材料2024年第十一期

2024 年 11 月 第 48 卷 第 11 期 Vol. 48 No. 11 Nov. 2024

DOI：10. 11973/jxgccl230552

18CrNiMo7-6 齿轮钢的动态再结晶和亚动态再结晶行为

及其动力学模型

张肖佩佩，吴晓东，周少荣

（江苏大学材料科学与工程学院，镇江 212013）

摘 要： 在不同变形条件（变形温度1 000~1 150 ℃、应变速率0.01~5 s −1 、道次间隔时间5~30 s）
下对18CrNiMo7-6齿轮钢进行单道次和双道次热压缩试验，研究了该钢的动态再结晶（DRX）和亚
动态再结晶（MDRX） 行为，建立了DRX和MDRX动力学模型，对不同变形条件下的DRX和MDRX
体积分数进行预测，分析了预测精度。结果表明：在热变形过程中，该钢的DRX体积分数随着变形
温度的升高和应变速率的降低而增大，MDRX体积分数随着变形温度和应变速率的提高以及道次
间隔时间的延长而增大。构建的DRX和MDRX动力学模型预测精度较高，前者预测的DRX体积
分数曲线与由流变曲线计算得到的结果的决定系数大于0.9，后者预测的MDRX体积分数与由2%
应力补偿法获得的结果的平均相对误差为6.619%。通过Zener-Hollomon参数方程得到的DRX和
MDRX激活能分别为47.381，291.802 kJ · mol −1 ·K −1 。
关键词： 18CrNiMo7-6齿轮钢；动态再结晶；体积分数；亚动态再结晶
中图分类号：TG142.1 文献标志码：A 文章编号：1000-3738（2024）11-0029-08

0 引 言 结晶和亚动态再结晶行为影响的系统研究鲜有报
道。18CrNiMo7-6钢是制造风力发电机齿轮的常用
随着中国“双碳”目标的提出，风电作为一种清
材料，明确其热加工工艺参数之间的相互关系对于
洁可再生能源逐渐受到青睐 ［1-2］ 。作为风力发电机
控制材料微观结构，获得优良的力学性能非常必要。
传递动力的核心部件，齿轮需具备较高的强度和韧
目前，有关18CrNiMo7-6钢的热变形研究主要依赖
性以承受较大的载荷和冲击作用，同时还需具有优
热加工图，利用非失稳区内的最大功率耗散系数来
异的耐热性和耐磨性能。齿轮可采用热轧或锻造工
确定其最佳的热加工工艺参数。这些研究集中在单
艺生产，在热轧过程中，齿轮钢会在一定的条件下发
道次热变形，从宏观能量耗散角度来探究热加工工
生动态再结晶，而在道次间隔期间又会根据前一道
次的轧制情况出现静态回复、静态再结晶和亚动态 艺参数对变形组织的影响上 ［11-13］ ，并未研究热变形
［3］
再结晶等不同的软化现象 。动态再结晶是在热变 参数对该钢热变形过程中的动态再结晶和亚动态再
形过程中变形晶粒形核长大的过程，亚动态再结晶 结晶行为的影响。为此，作者在不同变形条件下对
则是热变形停止后，前一道次动态再结晶的继续生 18CrNiMo7-6齿轮钢进行单道次和双道次热压缩试
［4］
长 ；两种再结晶行为会引起钢的奥氏体晶粒尺寸 验，研究了该钢的动态再结晶和亚动态再结晶行为，
和分布的变化，从而对其力学性能和加工性能产生 并建立相关的动力学方程以预测变形参数对再结晶
影响。因此，研究钢的动态再结晶和亚动态再结晶 体积分数的影响。
行为尤为重要 ［5-7］ 。
1 试样制备与试验方法
近年来，有关齿轮钢在热变形过程中的动态再
结晶行为的研究较多 ［8-10］ ，关于变形温度、应变速 试验材料为连铸-电渣重熔（CC-ESR）冶炼工
率和道次间隙时间等变形参数对齿轮钢的动态再 艺制备的18CrNiMo7-6合金钢，由南京高精传动设
备制造集团有限公司提供，化学成分（质量分数/%）
收稿日期：2023-11-20；修订日期：2024-08-30
为 0.17C，0.24Si，0.63Mn，0.002P，1.76Cr，0.26Mo，
基金项目：国家重点研发计划项目（2020YFB2008100）
1.39Ni，0.03Nb，余Fe。采用切割机从铸坯上切
作者简介： 张肖佩佩（1999—），女，湖北武穴人，硕士研究生
通信作者（导师）：吴晓东副教授 取若干尺寸为ϕ8 mm×12 mm的热压缩试样，在
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