帶狀組織通常沿鋼材軋制方向形成，以先共析鐵素體為主的帶與以珠光體為主的帶彼此堆疊而成的組織形態(tài)。帶狀組織破壞了鋼的連續(xù)性，是影響齒輪鋼的主要因素之一。帶狀組織的存在使齒輪鋼的性能具有明顯的各向異性。一般認(rèn)為，元素偏析是中低碳齒輪鋼產(chǎn)生帶狀組織的根本原因。文獻(xiàn)研究顯示，中低碳齒輪鋼中C、Mn元素的帶狀偏聚是產(chǎn)生帶狀組織的主要原因，消除帶狀組織主要從消除C、Mn等易偏析元素的微觀偏析人手，主要包括：加快鋼液凝固冷卻速度，減小偏聚濃度差，降低C、Mn元素偏聚程度；連鑄坯保持較高均熱溫度，延長均熱時間，促進C、Mn等元素的擴散，軋制過程中采用熱加工工藝，高溫大變形量熱軋縮小枝晶間距，促進鋼中元素擴散，有利于成分均勻化。齒輪鋼中合金含量較高，除C、Mn等元素以外，其他諸如Cr、Si、Ti、Mo、S等元素也易產(chǎn)生帶狀偏聚。
張延玲等對齒輪鋼中合金元素的帶狀偏聚進行了研究總結(jié)，提出了幾種減弱或消除齒輪鋼帶狀組織的幾種方法：
1、改善鑄坯凝固組織，獲得細(xì)小二次枝晶。
鋼液凝固過程中的元素偏析行為是導(dǎo)致帶狀組織形成的最直接原因，要減弱或消除帶狀主持，就要從根本上促進元素的均勻分布。在連鑄過程中，首先要降低或抑制疏松、裂紋等鑄坯宏觀缺陷，其次要促進合金元素的均勻分布，前提是需要獲得致密、細(xì)小的凝固組織。元素的偏析狀況通常用鑄坯中二次枝晶間距大小表征，二次枝晶間距越小，說明元素分布越均勻，帶狀組織的級別越低。即便合金元素出現(xiàn)帶狀偏聚，若二次枝晶間距小于奧氏體晶粒尺寸，帶狀組織也就不會形成。連鑄過程中，二次枝晶間距會受到化學(xué)成分、過熱度、斷面尺寸、冷卻速度等多方面因素的影響，這就需要系統(tǒng)研究，調(diào)節(jié)、優(yōu)化各工藝參數(shù)，使二次枝晶間距盡可能小些。
2、控制合適的軋制冷卻工藝及奧氏體晶粒尺寸
元素偏聚只是產(chǎn)生帶狀組織的前提和必要條件，并不是充分條件。即便發(fā)生了元素偏聚，若能采取合理的控制措施，主要是適當(dāng)?shù)能堉评鋮s制度及合適的奧氏體晶粒尺寸，帶狀組織也有可能得到消除。
文獻(xiàn)研究了低合金鋼中的帶狀組織，是由于P元素的偏析造成的，其通過控制軋制冷卻速率的方法來消除帶狀組織的思路如下圖所示。
P元素偏析控制思路圖
上圖曲線1、2分別是高P鋼、低P鋼的恒溫轉(zhuǎn)變曲線，也可以分別表示同一鋼中高P區(qū)和低P區(qū)的恒溫轉(zhuǎn)變曲線。在控制冷卻速率較慢的情況下，如曲線（a）所示，鐵素體將會先在M點形核。因為P能夠提高C的活度系數(shù)，所以高P區(qū)域C的活度較高，但實際濃度卻偏低，鐵素體的形核時會推動C元素向低P區(qū)域、原本C濃度高（活度低）的區(qū)域擴散，這樣就會造成C元素偏聚，形成帶狀組織；如果冷卻速率較快，如（b）所示，鐵素體會先在Nˊ點（低P區(qū)）形核，促進C元素向高P區(qū)域、原來C濃度較低的區(qū)域擴散，會使C分布的更加均勻，鐵素體和珠光體都會隨機形核長大，減弱或抑制帶狀組織形成。
另一方面，增加奧氏體晶粒尺寸也會削弱或消除帶狀組織的形成。帶狀組織產(chǎn)生的根本原因是在奧氏體轉(zhuǎn)變時不同區(qū)域形核速率存在差異，在個區(qū)域形核速率基本相同的情況下，珠光與鐵素體也會均勻分布。元素偏析只是表面原因。有研究認(rèn)為：各個區(qū)域形核速率差小于6~8%，帶狀組織便基本不會形成。形核速率的差異，還與溫度梯度、形核核心等有關(guān)。
3、適當(dāng)調(diào)整化學(xué)成分。
對于合金元素種類較多的鋼種，研究帶狀組織的形成和消除需要考慮到很多方面的原因。不同性質(zhì)的元素通過相互配合或協(xié)調(diào)，也有可能改善帶狀組織的狀況。例如：可以C活度的元素與可以降低降低C活度的元素配合也可以促進C元素在各區(qū)域的均勻分布；在高Mn鋼中適當(dāng)增加Si含量，可以抑制C向富Mn區(qū)的擴散，一定程度上能夠防止帶狀組織的形成。
——本文摘自論文文獻(xiàn)綜述
冀公網(wǎng)安備13050002001422號