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0 引 言

20CrMnTi钢具有晶粒长大倾向小、成本可控、生产工艺成熟等特点，是目前国内使用最广泛的齿轮钢之一[1]，主要用来制造汽车、工程机械、农用机械上的齿轮零件。在20CrMnTi齿轮钢棒的生产过程中，钢棒硬度的波动以及组织的不均匀性是生产厂家经常遇到的问题,这些问题不利于齿轮钢产品加工工艺的稳定及成本的控制[2]。

目前，有关改善20CrMnTi齿轮钢显微组织均匀性及硬度稳定性的研究主要集中在碳偏析、合金元素分布、轧后冷却工艺等方面[3-5]，也有研究者从控轧控冷过程的轧制温度、轧后冷却速率、终冷温度方面对20CrMnTi齿轮钢组织与硬度进行了相关研究[6-7]。但是有关控轧控冷过程中的应变分布以及轧制过程与冷却过程的一体化等报道较少，而将控轧控冷过程中的温度与应变相结合进行模拟计算和分析的报道更少。作者对采用控轧控冷工艺生产的20CrMnTi齿轮钢的组织与硬度进行研究，采用Deform软件对20CrMnTi齿轮钢棒控轧控冷过程进行有限元模拟，得到轧制及冷却过程中钢棒的温度与等效应变分布，并根据模拟结果提出降低组织和硬度不均匀性的优化工艺，并进行了试验验证。

1 试样制备与试验方法

试验材料为某厂生产的规格φ36 mm的20CrMnTi齿轮钢棒，其控轧控冷工艺为：将精轧后的钢材通过2个水箱进行穿水冷却，其中1#水箱位于KOCKS机组进口前40 m处，2#水箱位于KOCKS机组进口前30 m处；钢材进水箱前的温度为960970 ℃，然后在KOCKS机组上进行轧制，终轧温度为880 ℃，再通过2个水箱进行穿水冷却，随后进入冷床区域进行冷却。……