环件热辗扩成形工艺是生产法兰、轴承套圈等无缝环形零件的先进制造方法,在装备制造业和工业领域应用非常广泛。环件短流程铸辗复合工艺相较于传统热辗扩工艺,具有高效及节能节材等优点。本课题在前人研究的基础上,通过理论分析、热模拟实验和工艺实验相结合的方法,对短流程铸辗复合成形问题进行进一步研究。在Gleeble-3500热模拟试验机上采用不同应变速率模拟研究了材料的热变形行为及组织演化规律。在D51-350立式辗扩机上分别对42CrMo钢砂型铸造和离心铸造的环坯进行热辗扩工艺试验,分析了不同进给速度对辗扩变形和微观组织演变的影响。对辗扩后的环件进行淬回火热处理以获得优异性能的成形环件,并对微观组织和力学性能进行了研究。研究结论如下:(1)离心铸造与砂型铸造42CrMo钢流变应力行为相似。随着压缩道次的增加,累积应变增加,流变应力不断增大。在道次间隙时间内应力降低,组织发生软化,应力得到释放。变形温度、应变速率及道次间隙时间对晶粒尺寸及分布具有明显影响,高温、慢速压缩、间隙时间增大时,晶粒发生长大。离心铸坯压缩后的晶粒分布更加均匀。(2)辗扩成形后环件的强度、硬度均满足标准要求,但塑韧性较低。变形温度1100℃、进给速度4-3-2 mm/s辗扩成形的环件,塑韧性最差。在满足成形环件质量和辗扩设备允许的情况下,驱动辊进给规范为3-2-1.5 mm/s时,可使环件的性能相对优良。(3)对辗扩后的环件840℃淬火后选590℃和530℃进行回火,研究其微观组织和机械性能。590℃回火时碳化物数量多、分布均匀,断口韧窝直径大而深。而同一回火温度下,砂型的碳化物颗粒较离心的大而多。砂型铸造的辗扩环件在530℃回火可以实现强度硬度和塑韧性的较好配合,而离心铸造的辗扩环件回火温度宜选590℃。