40CrNiMo钢是一种典型的中低碳合金钢,具有高强度、高韧性、高淬透性和抗热稳定性等特点,广泛应用于航空领域。在40CrNiMo钢轧件生产过程中经常出现组织遗传问题,表现出混晶现象。另一方面,受到合金元素稳定奥氏体的影响,其室温组织通常为贝氏体和马氏体组织,轧后硬度很难达到供货标准。本文依托国内某大型钢铁企业合金钢棒材生产线,对改善40CrNiMo钢组织遗传现象和轧后硬度进行了研究。重点分析了不同轧制工艺对奥氏体再结晶、组织转变和混晶的影响。在改善混晶问题的基础上进一步提出了利用变形诱导铁素体相变和不完全退火的工艺降低轧后组织硬度。论文的主要工作如下:1.对实验钢进行粗化处理实验,获得原始粗大组织。40CrNiMo钢奥氏体晶粒尺寸随着加热温度的升高呈近似指数形式增长。影响奥氏体晶粒长大的合金元素碳化物随保温时间的延长分布均匀,奥氏体长大趋势平稳。收集实验数据,建立了 40CrNiMo钢奥氏体晶粒长大的Sellars模型。最终确定实验钢奥氏体粗化的工艺路线为在1100℃保温1h,随后油淬冷却。2.利用热力模拟实验机和静态相变仪测定实验钢相变点。合金元素添加使40CrNiMo钢的相变点相对较低,实验测得其奥氏体转变开始温度Ac1=710℃,终了温度Ac3=793℃。因为合金元素Cr、Mo等元素的综合作用,使40CrNiMo钢过冷奥氏体稳定性增强,抑制铁素体转变,可以在较宽的冷却速度区间获得贝氏体组织。因此即使在较低的冷却速度下也可生成贝氏体和马氏体组织。3.利用热力模拟实验机对轧制工艺消除实验钢混晶现象进行研究。控制变形温度在950℃～1000℃范围内、变形量大于30%、变形速率大于1 s-1时,奥氏体再结晶进行较充分,晶粒呈均匀等轴状,晶粒显著细化,晶粒度级别达到8级以上。将实验钢在此基础上进行再加热淬火实验,发现混晶基本得到消除。提高变形温度有利于贝氏体转变,进而使粒状贝氏体含量增多,粒状贝氏体能够诱发混晶产生。变形速率与贝氏体转变量之间成反比关系,当变形速率从0.1s-1提高至10s-1时,贝氏体转变量由32%降低至20%。4.基于改善实验钢组织遗传现象的研究,利用变形诱导铁素体相变的方法改善硬度。结果表明,随终轧温度下降,铁素体转变量增大,同时硬度值下降。当终轧温度在800℃时可以将40CrNiMo钢的硬度降低至397HV。在不完全退火对改善硬度的研究中发现,将变形诱导铁素体相变工艺的第二道次变形温度控制在800～825℃,配合760℃×0.5h的退火工艺,能够得到珠光体+铁素体+渗碳体的均匀平衡组织,且硬度低至285HV以下,在确保产品的硬度符合国家标准的同时,能够有效改善混晶现象。