3．变形程度

金属材料经冷塑性变形后，内部晶粒受到不同程度的破碎和变形，随着变形程度的增加，晶粒的变形与破碎程度也越严重，最后完全见不到完整的晶粒而成为纤维状组织[10]。

除去以上三个因素外，还有变形速度、原始晶粒度和化学成分等对金属晶粒度的影响也是不容忽视的。一般来说，变形速度越快，原始晶粒度越大，金属在塑性变形后的晶粒度越大。化学成分对晶粒度的影响，除了前面谈及过的机械阻碍作用外，还对固溶体的原子结合力和原子扩散速度有影响。

1.2.2  组织分布均匀性对锻件组织质量的影响   

锻件塑性加工及退火过程经常会出现组织不均匀现象[13]。晶粒组织的不均匀现象和塑性加工过程中厚度方向的应力应变、退火过程中升温、冷却速度、及锻件的碳含量相关。锻件塑性加工时,表面和心部通常都处于不同的应力、应变状态下, 退火过程中表层和心部通常也存在一定的温差, 锻件表层和心部的这些差异都会造成钢板在厚度方向上组织及织构的差异, 从而影响钢板的力学冲压性能[14]。固溶原子对再结晶也有很大的影响[15], 在再结晶形核时, 间隙原子可以促进再结晶晶粒的形核, 在再结晶晶粒长大阶段, 固溶的间隙原子阻碍位错或晶界的运动, 增大了再结晶晶粒长大的阻力, 不利于再结晶晶粒的长大。固溶原子不均匀会直接导致再结晶晶粒的不均匀性。锻件组织厚度方向的不均匀性对锻件的冲压性能会带来一定的影响, 也影响锻件组织性能的准确预测[16]。组织的不均匀性主要是由于存在混晶造成的，所谓混晶是指金属的组织具有明显的不均匀尺寸（相差3个晶粒等级以上）[17]。来~自^751论+文.网www.751com.cn/

1.3  国内外大型锻件金相组织均匀性的研究现状

1.4  本文研究的意义和主要研究内容

40CrNiMo是常用的一类优质调质钢材料，有高的强度、韧度和良好的淬透性和抗过热的稳定性，经调质后使用。一般制作强度高、塑性好的重要零部件，氮化处理后制作特殊性能要求的重要零件，如轴类、齿轮、紧固件等。当制作齿轮轴时，由于锻件本身形状的局限性，锻造时锻压力分布不均匀，锻后组织常以不均匀的形态分布，常常导致锻件质量不能达标，影响整体的力学性能。

课题以热锻成形过程金相组织优化为研究对象，以热成形微观组织演变机理为基础，通过对比研究，讨论了40CrNiMo钢锻造后的组织均匀性对产品质量和力学性能的影响。希望通过对锻件变形的均匀性研究达到改善热锻变形实现细小均匀微观组织的目的，期待能作为今后指导实践锻造生产而提高锻造产品的综合机械性能。

主要研究内容分为两部分内容，分别为：

（1）.钢锭的锻造成型。设计合理的锻造工艺对钢坯进行自由锻打，冷却后初步加工出爬升齿轮的形貌，并于锻件上切取所要求的实验试样。

    （2）.性能检测和组织观测。将已取样好的试样进行一系列力学性能测试，并通过金相观察，并测出所取试样的组织晶粒尺寸，并分析其对锻件质量的影响，得出实验结论。且分别通过锻件组织均匀性和晶粒尺寸两个方面对其锻后质量的影响进行进一步分析。

2  实验材料与研究方法

2.1  实验材料

课题所用材料为江苏金源锻造公司提供的40CrNiMo爬升齿轮锻后粗加工料