相比于调质钢,非调质钢省去了淬火和高温回火工序,具有节约能源、生产成本低、生产周期短等优点,因而,在汽车零部件制造业以及机械生产制造业被广泛的应用。27MnCr5钢具有非调质加工工艺特性,同时钢中含有MnS夹杂物,不仅有改善切削性的作用,也能促进促进晶内铁素体形核。该类钢可在成形过程中通过控锻、控冷实现制件的微观结构及性能控制。论文以27MnCr5钢为对象,系统探究了其在锻造、锻后冷却过程中的微观结构演变规律,为零件热成形工艺中的微观结构调控提供理论依据。首先,深入研究了MnS夹杂物对该钢组织结构的影响,明确了带状组织形成的根本原因和解决途径;其次,系统研究了该钢的动态再结晶行为,模拟分析了该钢在热模锻过程中的再结晶特征;最后,重点考察了该钢变形后的连续冷却相变行为,获得了该钢的动态CCT曲线,明确了锻后冷却工艺条件。通过以上研究,主要得到以下结论:该非调质钢中存在明显的Cr、Mn合金元素偏析现象,这是造成成形件带状组织结构的主要原因。聚集的大尺寸条状MnS夹杂物会抑制合金元素的扩散,使带状组织更难消除;经高温均匀化退火处理后,有效地消除了钢中合金元素偏析,同时MnS夹杂物尺寸变小,且分布均匀,从而消除了大尺寸夹杂物对合金元素扩散的抑制作用;而且形成的小尺寸MnS夹杂物能促进钢中铁素体形核。最终,获得具有均匀分布的铁素体与珠光体组织结构。27MnCr5非调质钢的流变应力和动态再结晶行为强烈地受到变形温度的影响,当变形温度越高时,变形的流动应力越低,动态再结晶体积分数越高;当变形温度升高至1100℃时,晶粒粗化现象很明显,导致平均晶粒尺寸较大。基于热压缩实验结果,构建了该种合金的本构关系和动态再结晶模型;并借助Deform软件对构建的动态再结晶模型进行数值模拟,获取了传动轴热模锻过程的最佳工艺参数。初步认识了27MnCr5钢热变形后试样连续冷却条件对微观结构的影响规律,铁素体与珠光体形成温度为600-700 ~oC。当试样冷却速度冷却小于1℃/s时,试样微观组织以先共析铁素体与珠光体组织为主;当冷却速度在1-3℃/s之间时,试样微观组织以贝氏体组织为主;当冷却速度大于10℃/s时,试样微观组织基本为马氏体组织。相应地,试样硬度随着冷却速度的增加而不断增大,当试样内部组织以马氏体为主时,其硬度值保持稳定。在实验研究基础上,对该钢进行了控锻、控冷现场生产试验,热模锻温度选定950℃,锻后采用缓冷方式控制制件冷却速度。经检验,零件微观组织有明显改善,铁素体-珠光体组织更加均匀、细小,铁素体的百分含量明显增加。最终,基本完成了该钢锻造过程的组织调控目标。