27SiMn钢是根据我国资源情况研发的低合金 低碳调质钢, 是目前使用广泛的煤机用钢。为了得到高质量的煤机用钢, 满足其具有良好的机械性能,从而保证良好的使用性能, 需要保证热加工后得到均匀、精细的组织|。在2 7 S i M n 钢实际生产中, 出现组织不均匀、晶粒较为粗大、中心疏松等缺陷, 为了改善组织精细化和均匀化程度, 减少缺陷, 需要对钢热加工过程中的变形制度进行分析和研究。
1实验材料和方案
实验材料取自 27SiMn 钢Φ190mm轧材, 其化学成分/%：0.27C-1.20Si-1.25Mn-0.11Cr-0.052Ni-0.015Mo-0.21Ti-0.084Cu-0.021Al-0.018P-0.010S。
在Gleeble-1500进行控制轧制热模拟实验，试样采用切割取自轧材1/2半径处，尺寸为Φ8 mm×15 mm。实验方案如图1所示，将试样以20℃/s的速度加热至1 300℃，保温5 min，得到长大至铸坯相应大小的奥氏体组织。然后以10℃/s的冷却速度冷却至变形温度，保温30s，然后以不同的变形量和变形温度进行变形，变形后以0.5℃/s的冷却速度冷至室温。将试样沿中部横截面切开，进行显微组织观察。
2 实验结果与分析
2.1 变形量对组织精细化、均匀化的影响
从图2和图3中可以看出，在变形温度为950℃条件下，变形量为10%时珠光体组织的平均尺寸较大，达到97μm，珠光体组织的比例为73%，铁素体比例约为27%；变形量为20%时，珠光体组织的平均尺寸为43μm，珠光体组织的比例约为64%，铁素体比例约为36%；变形量为30%时，珠光体组织的平均尺寸为28μm，珠光体组织的比例约为54%，铁素体比例约为47%。因此，当变形量从10%增加到20%时，珠光体组织得到了明显的细化，珠光体组织比例降低，铁素体比例增加；变形量增至30%时，珠光体组织得到了进一步细化，珠光体组织比例继续降低，铁素体比例增加；变形量增至40%和50%时，相比30%的变形量，珠光体组织的细化不明显，珠光体和铁素体的比例基本报纸不变。而随着变形量从10%增加到50%，铁素体的平均尺寸发生明显变化，均在15~18μm。从上述分析可知，大的变形量对于珠光体组织的细化是有利的，但当变形量超过30%时，细化效果并不会继续随变形量的增加而显著提高。
此外，从图3 中可以看出，随着变形量从10%增加到50%，珠光体组织的均匀性程度显著提高，即大的变形量对提高组织的均匀性是有利的。这是由于在热加工过程中，随着变形量的增大，金属内部的畸变能不断提高，当达到一定程度后会发生动态再结晶。而随着热加工过程的进行，不断形成再结晶核心，持续发生动态再结晶，从而达到组织细化和均匀化的目的。
2.2 变形温度对组织精细化、均匀化的影响
上述实验结果表明，随着变形量的增加，组织的精细化、均匀化也会得到改善，但当变形量超过30%时，组织细化的程度就不再显著。在变形量30%为条件下，分别比较变形温度为850、900、950、1000℃不同工艺条件下的组织形貌，对比分析变形温度对组织精细化、均匀化的影响。
从图4和图5中可以看出，在变形量为30%条件下，变形温度为850℃时，珠光体组织的平均尺寸较大，达到111μm，珠光体组织的比例约为62%，铁素体比例约为38%；变形温度为900℃时，珠光体组织的平均尺寸为40μm，珠光体组织的比例约为61%，铁素体比例约为39%；变形温度为950℃时，珠光体组织的平均尺寸为28μm，珠光体组织的比例约为54%，铁素体比例约为46%；变形温度为1000℃时，珠光体组织的平均尺寸为24μm，珠光体组织的比例约为54%，铁素体比例约为46%。因此，当变形温度从850℃增加到900℃时，珠光体组织得到了明显的细化，珠光体和铁素体的比例变化不大；变形温度增至950℃时，珠光体组织得到了进一步细化，珠光体组织比例降低，铁素体比例增加；变形温度增至1000℃时，相比950℃的变形温度，珠光体组织的细化不明显，珠光体和铁素体的比例基本保持不变。而随着变形温度从850℃增加到1000℃，铁素体的平均尺寸未发生明显变化，均在16 ~ 18μm。
从图5可以看出，随着变形温度从850℃增加到1000℃，珠光体组织的均匀性程度显著提高，这是由于在热加工过程中，变形温度的升高会使工位原子扩散和位错进行攀移、交滑移的阻力变小，热激活条件越好，就越容易发生奥氏体的动态回复和动态再结晶，从而达到细化组织和组织均匀化的目的。
3 结论
（1）27SiMn钢在变形温度为950℃的条件下，随着变形量从10%增加到50%，珠光体组织得到细化，但当变形量超过30%时，细化效果并不会继续随变形量的增加而显著提高。随着变形量的增加，珠光体组织的均匀性程度得到了显著提高。
（2）27SiMn钢在变形量为30%的条件下，随着变形温度从850℃增加到1000℃，珠光体组织得到了显著细化，珠光体组织的均匀性程度也得到了显著提高。
（3）高的变形温度和大的变形量，即高温大变形，对组织的细化和提高组织的均匀性是有显著效果的。在高温大变形的热加工条件下，会更容易发生奥氏体的动态回复和动态再结晶，这样将会使组织更加精细化和均匀化。27SiMn大棒材在轧制过程中，依据设备允许的情况下在较高的变形温度下加大变形量，以达到组织精细化、均匀化的控制。