热环轧对40Cr/Q345B双金属环界面微观组织与力学性能的影响

《Metals》：The Microstructure and Mechanical Properties of the Bonding Layer of a Bimetallic Ring Processed by Hot Rolling Based on a Centrifugal Casting Ring Blank

　　双金属环的紧凑型铸轧复合成形是制造大型双金属环的高效工艺，其中热环轧对双金属环的微观组织和最终性能至关重要。对40Cr/Q345B双金属离心铸造坯料进行了热环轧，研究了该工艺对界面微观组织和力学性能的影响。与铸态相比，热环轧后双金属环呈现弧形界面，结合层（BL）具有连续梯度微观组织。在径向温度梯度作用下，C、Cr和Mn在中间位置的扩散距离大于两端，导致BL厚度在3.04至3.85 mm之间。外层40Cr和内层Q345B比BL表现出更显著的动态再结晶（DRX）和晶粒细化，其中40Cr的细化程度大于Q345B，这归因于异质变形引起的应变梯度促进了位错积累和DRX，从而改善了协调变形。外层40Cr的显微硬度从257.3 HV增加到380 HV。BL的剪切强度达到463.5 MPa，比铸态提高48.8%，断裂模式从脆性断裂转变为韧脆混合断裂。抗拉强度和伸长率分别为667.1 MPa和12.1%，介于40Cr和Q345B之间。在拉伸变形过程中，硬区和软区之间的应变分配缓解了应变集中，延迟了硬区的局部开裂，并在BL中形成应变梯度，实现了异质变形诱导强化，有效阻止了裂纹扩展，最终实现了强度和塑性的优异结合。