摘要: 采用热膨胀仪测定了含Cr 量分别为1 mass%和2. 5 mass%的中碳锰铬钢55Mn2Cr、55Mn2Cr3 的过冷奥氏体连续转变曲线，结合组织观察、硬度测定、动力学分析、热力学计算等研究了Cr 元素含量对中碳锰铬钢珠光体相变过程、组织和硬度的影响。研究表明， 55Mn2Cr3 钢较高的淬透性和较大珠光体球化倾向缩小了其片状珠光体转变区; 55Mn2Cr 钢能在较宽冷速范围内、较低温度下获得细片珠光体，硬度330 HV 左右。
非调质钢是伴随节能减排而发展起来的高效节能钢，用以替代传统的调质处理合金钢或碳素钢。对于锻造用非调质钢一般通过开发控锻控冷技术，采用新的锻造工艺规范和控冷设备以实现对组织和性能的控制，从而保证工业化生产中对性能稳定性的要求。
目前主要的非调质钢包括3 类。铁素体-珠光体型非调质钢，其发展历史最长，如30Mn2VS、49MnVS3在发动机连杆、曲轴上的大量应用; 贝氏体型非调钢在国内的应用也主要在汽车行业，如12Mn2B、12MnBS 已在一汽、二汽等厂家用作汽车前桥、转向节、弯直臂等的生产［1］; 低碳马氏体型非调钢是具有高强度高韧性的一类非调钢，1988 年Chaparral Steel公司的Wright［2］提出了该型非调质钢的概念，由日产汽车公司于1991 年最先将这类钢运用于汽车车轮转向节销的生产。对于细片珠光体或索氏体型非调钢由于该类组织具有较高的强度和耐磨性，所以主要用于钢轨的制造［3］，而在大型锻件上的应用报道较少。
大锻件的非调质生产常常对整个截面的组织和硬度均匀性有较高要求，尤其是重视切削加工性的模具钢［4］，由于锻件表面和心部的冷却速度不同往往造成二者组织和硬度的较大差异，这需要在合金化设计和控冷工艺上作改进，以实现较大冷速范围内相变组织的一致性［5］。本文以大锻件截面上得到均匀细片状珠光体组织为目标，为提高珠光体的体积分数将碳含量设定为0. 55%; Si、Mn 对珠光体组织的耐磨性及强度都有提高，Si 还是有效的提高回火稳定性的元素，所以Si、Mn 含量分别设定为0. 7% 和1. 8%; Cr元素是成本低廉却合金化效果显著的元素，有研究表明Cr 的加入将使C 曲线明显右移，改变其形状增加“河湾区”，而且使得珠光体团生长速率降低片层间距减小［6-8］，这将增加材料的强度和耐磨性［9］。但是Cr 是有效提高淬透性的元素［10］，增加过冷奥氏体稳定性使发生贝氏体和马氏体相变可能性提高，加上大锻件心表冷速的差异整个截面上的组织均匀性将降低，引起加工困难。所以恰当的Cr 含量既可以得到较高强度的细片状珠光体又能在截面上得到较高的组织均匀性。基于上述考虑本文设计两种含Cr 量分别为1%和2. 5%的钢，以研究Cr 含量对中碳合金钢珠光体相变和组织性能的影响。
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