20CrMnTi 齿轮钢淬透性控制技术研究

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20CrMnTiH钢化学成份与淬透性研究

20CrMnTiH钢化学成份与淬透性研究

20CrMnTiH钢化学成份与淬透性研究姚忠承德建龙钢铁有限公司河北·兴隆067201摘要:利用科学绘图软件origin对313炉20CrMnTiH钢淬透性的带宽,并对做过淬透性的钢样用直读光谱仪做出化学成份进行回归分析,找出影响淬透性的主要因素。

并通过实际数据进行验证,得出回归公式的可靠性在84%以上,从而为准确控制钢材化学成份及淬透性提供参考。

关键词:淬透性回归分析化学成份20CrMnTiH Steel Chemical Composition and ItsQuench-hardening Ability ResearchYaoZhongChengde jianlong steel Co.,LTD. Xinglong 067201 hebei,ChinaAbstract: Origin of the drawing software for 313 furnace 20CrMnTiH steel, andits quench-hardening ability of bandwidth. Did the steel with its quench-hardeningability to direct reading spectrometer sample regression analysis of chemicalcomposition, its quench-hardening ability.The main factors. And through the actualdata, the regression equations verify the reliability in 84% above. Thus for accuratecontrol of steel, chemical composition and its quench-hardening ability to providethe reference.Keywords: quench-hardening,Regression analysis, chemical composition1、前言20CrMnTiH钢是国内齿轮行业使用量最大的齿轮钢种,要求具有较高的机械性能和较窄的淬透性带宽等。

齿轮渗碳淬火变形原因及控制措施研究

齿轮渗碳淬火变形原因及控制措施研究

齿轮渗碳淬火变形原因及控制措施研究摘要:齿轮零件在前期加工期间若是遭受到热处理变形作用,将会导致其获取的精度遭受到严重的影响,一旦出现变形即使是使用校直及磨齿等先进的修形技术也难以达到恢复的效果。

尤其是齿轮在遭受到渗碳淬火之后会出现变形情况,具有较大的变形量,该种变形无法通过控制来实现,并且变形过大,也会增加磨削成本及磨削量,对齿轮制造精度会造成极大的影响,承载能力显著降低,寿命也会随之而下降。

本文着重分析齿轮渗碳淬火变形原因,并提出合理化的变形控制措施。

关键词:齿轮渗碳淬火;变形原因;控制措施前言:在制造硬齿面汽车齿轮期间,目前所使用的主流工艺是渗碳淬火,但是在使用之后不得不面对的问题便是出现变形情况,会对齿轮的加工质量造成极大的影响。

有相关的研究报告显示,之所以会导致碳淬火齿轮出现变形,与锻造质量、原材料质量、齿轮的结构设计、毛坯预备热处理有直接关系,并且以上几种因素之间彼此也会出现相互影响的情况,进而增加了上述因素的控制难度。

现如今,在汽车齿轮制造中控制变形量已经成为一项需要解决的重难点问题。

一、齿轮渗碳淬火变形原因(一)渗碳件变形原因渗碳低碳钢,经过对原始相结构进行分析可知,由少量珠光体组织及铁素体共同来构成,经过对整个体积的占比情况进行了解可知,铁素体量的占比高达80%,当加温到AC1以上温度之后,珠光体会向奥氏体进行转变。

当温度为900℃时,铁素体会向奥氏体进行转变。

当渗碳的温度为920℃-940℃时,零件表面的奥氏体区碳浓度的升高度为0.6%-1.2%,碳浓度比较高的奥氏体区碳浓度会增加至0.6%-1.2%,当奥氏体的温度冷却到600-650℃时,会向索氏体及珠光体进行转变[1]。

当低碳奥氏体处于心部区时,若是在900℃的高温下会将其转变为铁素体,当冷却到550℃时,会全部转变完成。

比容增大的过程是心部奥氏体向铁素体进行转变的过程,而通过对表层奥氏体冷却情况进行探究可知,可将热缩量增加变化的整个过程呈现出来,在冷却期间,在生成心部铁素体时,会遭受到表层高碳奥氏体区的压力影响[2]。

[详细讲解]20crmnti热处理

[详细讲解]20crmnti热处理

多用其制造传动齿轮.是中淬透性渗碳钢中Cr Mn Ti 钢.,在保证淬透情况下,具有较高的强度和韧性,特别是具有较高的低温冲击韧性.经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部,具有较高的低温冲击韧性,焊接性中等,正火后可切削性良好.广泛用于截面小于30mm承受高速、中等或重载及受冲击载荷和摩擦的重要渗碳零件,如汽车、拖拉机中的变速齿轮、凸轮、矿山机械使用的重载齿轮等,但往往由于齿轮热处理质量不过关,会造成加工困难、齿轮磨削中存在裂纹、组织和力学性能不合格等。

20CrMnTi齿轮钢要达到加工、使用所需性能必须进行热处理,目的是提高表面的硬度、耐磨性和疲劳强度,心部具有足够的强度和韧性。

0000一般齿轮加工的工艺路线如下。

锻造→正火→齿形加工→渗碳→淬火、低温回火→喷丸→校正花键孔→磨齿[1]。

一般齿轮毛坯采用锻造毛坯,经锻造以后晶粒大小形状发生了变化,改变了钢的组织,增加了锻造应力,提高了硬度,在机械加工前需预备热处理。

00001 预备热处理0000通常20CrMnTi选用正火或调质处理作为预备热处理,其目的是降低钢的硬度,提高塑性,以利于切削加工;细化晶粒,均匀钢的组织及成分,改善钢的性能,为以后的热处理作准备;消除锻造应力,防止变形和开裂,保证齿形合格。

0001.1正火0000正火是将钢加热到Ac3以上30℃~50℃,保温足够的时间后出炉在空气中冷却到室温。

对于一般的齿轮采用正火,正火可以减少碳和其他合金元素的成分偏析;使奥氏体晶粒细化和碳化物的弥散分布,以便在随后的热处理中增加碳化物的溶解量。

由于正火的冷却速度较快,获得细小的片层状渗碳体珠光体,强度、硬度都较高,力学性能较好。

然而正火工艺是空冷,对于尺寸较大零件,内外温差大冷却速度不稳定,在连续冷却时,过冷奥氏体在A1-550℃温度范围内分解为珠光体,在550℃-Ms温度范围内,因转变温度较低转变为贝氏体组织(即含碳量具有一定过饱和度的铁素体和分散的渗碳体(或碳化物)的混合物),其特征是过饱和碳的铁素体中分布粒状或长条状的碳化物[1]。

20CrMnTiH钢淬透性预测与成分影响分析

20CrMnTiH钢淬透性预测与成分影响分析

BI=』生—丙———————一 ∑D,2—98
DI
∑一;DIi一98
DI・J9
A。:一19一B。一DI
(3)
结合现场采集的J9、J15实测数据与由式l计 算得来的每一组成分对应的D,值,计算出所需各项 数据,结果列予表1。
表1计算所需数据
把表1中数据代人式(3)解得B。=8.25,A。=
20.5。
蕾 甜 电
第4期总第200期
2 0 1 2年S月




Sum.200
August
No.4
2 0
METALLURGICAL COLLECTIONS
I 2
20 CrMnTiH钢淬透性预测与成分影响分析 葛允宗1・2
颜慧成2 王建军1 杨庚朝3

建3
徐瑞军3
(1.安徽工业大学冶金与资源学院,安徽马鞍山243002;2.钢铁研究总院连铸技术国家工程研究中心,北京 100081;3.湖南华菱湘潭钢铁有限公司,湖南湘潭411101)
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万方数据
.12-
冶金丛刊Байду номын сангаас
总第200期
这与金属学理论相符合。由表3数据可知,化学成 分对DI值(也即淬透性)影响大小的顺序为碳、锰、 铬、镍、硅、铜。 根据上述分析,结合大量现场数据与现场经验, 若淬透性预测值与企业内部所规定的淬透性范围发 生偏差,拟定了齿轮钢钢液化学成分调整规则: (1)当预测误差大于8HRC时,调整碳、锰 成分。 (2)当预测误差处于4—8HRC之间时,调整 锰、铬成分。 (3)当误差小于4HRC时,调整铬、硅成分。 2.3数学模型验证 用第二组数据15炉20CrMnTiH钢的主要化学 成分(碳、铬、锰、硅、镍、铜)实际值,按上述数学模 型计算得到J9、J15的预测值,同时采集相对应炉号 的J9、J15实测值进行对比,结果如表4、图4所示。

20CrMnTiH钢的成分控制规范

20CrMnTiH钢的成分控制规范

0. 019 0. 065 0. 042 0. 026 0. 093 0. 013 0. 010 0. 071 0. 040 0. 018 8 0. 082 0. 010 3. 343
0. 526 0. 897 0. 794 3. 077 0. 627 0. 769 0. 98 0. 818 0. 83 3. 807 0. 708 0. 984 0. 598
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2001 年 钢 铁 研 究 学 报 第 13 卷
Si N i Cr
Ti
0. 17~ 0. 80~ 0. 17~ ≤0. 30 1. 00~ 0. 04~ 0. 17~ 0. 80~ 0. 17~ ≤0. 30 1. 00~ 0. 04~
0. 23 1. 15 0. 37
1. 35 0. 10 0. 23 1. 15 0. 37
1. 35 0. 10
Investiga tion on Com position Con trol Regula tion
of 20CrM nT iH Steel
ZHAN G H a i1, YU H u i1, YAO Feng2chen2
(1. Yan shan U n iversity, Q inhuangdao 066004, Ch ina; 2. Yan ta i Sp ecia l Steel Fo rg ing P lan t, Yan ta i 264000, Ch ina)
C
Cr
20
1. 050
0. 240

20CrMnTi齿轮渗碳淬火

20CrMnTi齿轮渗碳淬火

常州机电职业技术学院毕业设计(论文)作者:王慧学号:20921209系部:模具技术系专业:材料成型与控制技术(热处理)题目:20CrMnTi减速机齿轮的渗碳淬火指导者:陈宁评阅者:2013年 3 月毕业设计(论文)中文摘要热处理工艺是金属材料工程的重要组成部分。

现代工业的飞速发展对机械零部件的要求愈来愈高,因此通过热处理可以改变材料的加工艺性能,充分发挥材料的潜力,提高工件的使用寿命。

为获得理想组织性能,保证零件在生产过程中的质量,稳定性和使用寿命,就必须从工件的特点、要求和技术条件,正确选择材料;再根据生产规模、现场条件、热处理设备提出几种可行的热处理方案,最后确定出一种最佳方案。

20CrMnTi钢具有晶粒细、渗碳淬火性能良好、工艺性能成熟可靠且成本低廉等优点,目前生产量大致占渗碳齿轮钢的70% ,齿轮在使用过程中,担负着传递动力的任务,在冲击、交变应力等作用下以齿根断裂和齿面接触疲劳为主要失效形式,因此齿轮钢应有良好的强韧性、耐磨性以承受冲击、弯曲和接触应力;此外,还要求变形小、精度高,噪声低。

本设计便是对20CrMnTi减速机齿轮热处理工艺进行详细的说明,从选材下料到热处理工艺路线,以及最后的质量检验、可能产生的缺陷及预防措施等,都进行逐一分析,尽可能的将整个过程详尽的展现出来,从而对大家有所帮助。

关键词:20CrMnTi;减速机齿轮;渗碳淬火;缺陷毕业设计(论文)外文摘要Title: 20CrMnTi Reducer Gear Carburizing and QuenchingAbstract:Heat treatment technology of metallic materials is an important part of the project. The rapid development of modern industry of machinery parts and components of the increasingly high demand, so the heat treatment can change the material and process performance, give full play to the potential, improve the service life of the workpiece. In order to obtain the ideal organizational performance, guarantee the components in the production process quality, stability and service life, must from the characteristics of the workpiece, requirements and technical conditions, proper selection of materials; then according to the scale of production, site conditions, heat treatment equipment and puts forward several feasible heat treatment scheme, finally determine a kind of optimum scheme.20CrMnTi steel has fine grain size, good performance, carburizing and quenching process is mature and reliable performance and low cost, the current production capacity accounted for roughly70% of carburized gear steel, gear during use, charged with the transmission of dynamic task, in shock, alternating stress under the action of taking root fracture and tooth surface contact fatigue as the main the failure forms of gear steel, therefore, should have good strength and toughness, abrasion resistance to withstand impact, bending and contact stress; in addition, also called little deformation, high precision, low noise.This is designed for20CrMnTi reducer gear heat treatment process in detail, from material selection under the expected heat treatment technology route, as well as the final quality inspection, the possible defects and preventive measures and so on, are analyzed and explained, as far as possible the whole process detailed show hill, thus all of you to help.Keywords:20CrMnTi; Reducer gear;carburizing and quenching; defect目录毕业设计(论文)中文摘要 (I)毕业设计(论文)外文摘要 ................................................................... I I 目录 (IV)第一章绪论 (1)1.1 减速机齿轮的应用 (1)1.2 减速机齿轮的作用 (4)1.3 齿轮用钢的分类与生产 (5)1.4 国内外汽车齿轮发展现状 (6)1.5 减速机齿轮的性能要求 (9)1.6 加工工艺性能要求 (9)1.7 材料的选择 (10)第2章热处理工艺选择 (11)2.1 预备热处理的工序位置 (11)2.2 最终热处理的工序位置 (11)2.3 最终热处理工艺方法选择 (11)第三章热处理工艺特性对齿轮质量和寿命的影响 (12)3.1 淬透性 (12)3.2 变形开裂倾向 (12)3.3 淬硬性 (12)第四章20CrMnTi钢的基本性质 (13)4.1 钢的化学成分和力学性能 (13)4.2 含碳量及合金元素作用 (14)4.3汽车变速箱变速齿轮的热处理工艺设计 (16)4.3.1 服役条件 (16)4.3.2 失效形式 (16)4.3.3 性能要求 (17)第五章20CrMnTi变速齿轮加工工艺 (18)5.1 减速机齿轮常用的加工工艺路线 (18)5.2 各种工艺路线的分析 (18)5.2.1 等温正火 (18)5.2.2 渗碳+淬火+回火 (18)5.2.3 喷丸处理 (20)5.2.4 检验 (20)第六章热处理后的金相组织 (21)6.1 20CrMnTi等温正火后金相组织 (21)6.2 20CrMnTi经渗碳后淬火、回火处理金相组织 (21)第七章质量控制与检验方法 (23)7.1 随炉试样检验 (23)7.1.1 表面硬度 (23)7.1.2 心部硬度 (23)7.1.3 有效硬化层深度 (23)7.1.4 表层组织 (24)7.2 齿轮热处理质量检验 (25)7.2.1 外观 (25)7.2.2 齿面硬度 (25)7.2.3 有效硬化层深度 (25)7.2.4 畸变 (26)第八章热处理工艺过程中的质量检验 (27)8.1 渗碳淬火后齿轮的检验项目、内容和要求 (27)8.2 渗碳齿轮的常见缺陷及防止措施 (28)8.3 渗碳淬火后畸变原因分析及解决措施 (29)8.3.1 渗碳淬火后畸变原因分析 (29)8.3.2 减小渗碳淬火齿轮畸变的措施 (32)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)第一章绪论随着科学技术和工业生产的飞速发展,经济各个部门迫切需要各种各样质量优、性能好、效率高、能耗低、价格廉的机械产品。

碳偏析和残余B对20CrMnTiHl齿轮钢淬透性的影响

碳偏析和残余B对20CrMnTiHl齿轮钢淬透性的影响

第28卷第5期特殊钢V01.28.No.5・58・2007年10月SPECIALSTEELOctober2007碳偏析和残余B对20CrMnTiHl齿轮钢淬透性的影响陶建军朱惠刚吴小林(江阴兴澄特种钢铁有限公司,江阴214432)摘要试验分析了电磁搅拌电流对20CrMnTiHl齿轮钢180mill×180mm连铸坯碳偏析的影响以及精炼和连铸工序钢中残余B古量及其变化对钢淬透性的影响。

结果表明,电磁搅拌电流从200A降至100A时,铸坯碳偏析指数降低0.I;控制钢中残余B≤O.0002%,可使20CrMnTiHI齿轮钢淬透性带宽≤4HRC。

关键词20CrMnTiHl齿轮钢残余B碳偏析淬透性EfkctofCarbonSegregationandResiduaIBonHardenabilityofBearingSteel20CrMnTiHlTa0Jianjun.ZhuHuigangandWuXiaolin(XingehengSpecialIronandSteelCoLtd,Jiangyin214432)AbslractTheeffectdmagneticstirringellrrentOilcarbonsegregationof180film×180filmeastbilletofgearsteel20CrMrITiHlandthee雕ctofchangeofresidualBcontentinsteclduringrefiningandcasting明hardenability0fsteelhavebeentestedandanalyzed.Resultsshowedthat龋magneticstimugcurrentdeereasedfrom200A№100A.theearboHseg-regatiOilindexofeastbilletdeereasedby0.1:withcontrollingresidualBilqt20CrMnTiHIsteel≤O.0002%.thehardena—bilitybandwidth0fsteelWaS≤4HRC.MaterialIndexGearSteel20CrMnTiHl,ResidualB.CarbonSegregation.Hardenability用户要求20CrMnTiHl齿轮钢淬透性带宽≤6HRC,2004年底以来生产过程中出现了20CrMnTiHI钢淬透性高出规格的问题,厶一次检验合格率只有70%一80%。

20crmnti齿轮的热处理_毕业设计[管理资料]

20crmnti齿轮的热处理_毕业设计[管理资料]

的工业齿轮通常采用调质作为预备热处理[5]。

图1(奥氏体晶粒)三、调质对于重要的齿轮用调质来改善钢的性能。

在切削加工时,为了不致发生“粘刀”现象和使刀具严重磨损,通过改善金相织控制钢的硬度。

实践证明,为了防止锻造毛坯在预备热处理中产生粒状贝氏体影响钢的力学性能,工艺可采用淬火后680℃~700℃高温回火(即调质)来替代原来的正火。

高温回火后得到回火索氏体组织, 即粒状渗碳体均匀的分布在铁素体基体上, 应力集中倾向小,硬度降低至200HB~330HB,切削性能较好。

调质钢与正火钢相比不仅强度较高, 而且塑性、韧性远高于后者, 同时锻造应力得到充分的消除, 满足了机械加工要求, 在生产中已取得了良好的经济效益。

图2图3(20CrMnTi渗碳后淬火)五、淬火低温回火(一)、淬火钢的加热温度一般可根据Fe-Fe3C相图选择,亚共析钢淬火加热温度选择Ac3以上30℃~50℃,过共析钢淬火加热温度选择Ac1以上30℃~50℃。

根据渗碳后齿轮的表层含碳量的分布状况及实践经验从900℃预冷到820℃左右进行油冷[3]可以得到好的效果。

加热温度过高或保温时间过长,会引起奥氏体的晶粒粗大引起过热或晶界氧化并部分熔化的过烧现象。

过热时奥氏体的晶粒粗大不仅降低齿轮力学性能, 也容易引起齿轮的变形和开裂。

过烧后的工件只能报废。

加热温度过低、保温时间不足会引起硬度不足。

故可选择900℃温度渗碳,预冷8 2 0℃左右油冷淬火。

淬火冷却速度太快,奥氏体向马氏体组织转变剧烈、体积收缩,引起很大的内应力,容易造成齿轮的变形和开裂,由于20CrMnTi是合金钢,淬透性较好,故选择油冷减小冷却速度,防止淬火造成齿轮变形或开裂。

同时也能获得马氏体组织,达到较高的硬度。

20CrMnTiH齿轮钢淬透性试验研究

20CrMnTiH齿轮钢淬透性试验研究
性的效果,同时,它也能够细化晶粒,提高钢的淬透性。 一般情
况下宜向下限控制 [6] 。
3.1.5 硼
B 元素虽然是残余元素,但是影响钢的淬透性比较明显。
在其含量很低时也会显著增加钢的淬透性。 这是因为 B 作为
表面活性元素,吸附在奥氏体晶界上,利于形成马氏体,提高淬
透性。 所以 B 含量的控制要尽可能低。
在含碳 0.20%左右的齿轮钢中,硅是铁素体强化的元素,以
固溶状态存在于钢中,但会明显增加材料的冷弯开裂倾向,故
不宜高,否则会对材料的疲劳性能产生不利影响。 铝是强脱氧
元素,具有明显的细化晶粒作用 [2-3] ,鉴于其对淬透性影响较
小,选择适量加入。
3.1.3 锰、铬
锰对淬透性贡献显著,其在低碳钢中对淬透性的影响略高
钢的淬透性。
2.1 试样尺寸
试样尺寸为:直径 25 mm,长度 100 mm 的圆棒状试样。 为
方便淬火时试样的夹持,并快速对中,在试样非淬火端加工出
直径为 30 mm 的凸台。 加工试样如图 1 所示。
1 20CrMnTiH 化学成分要求
20CrMnTiH 系列齿轮钢是目前国内用量最大的一个钢种,本
3.2 20CrMnTiH 齿轮钢窄成分控制
结合以上分析可知,仅仅依据国家标准制定的化学成分配
比一般很难达到理想效果,也无法满足窄淬透性带宽的要求,
需要合理优化各元素的配比。 在确定了各化学元素影响淬透
性大小的基础上,利用专业软件对合金成分配比进行系统分
析,经过一系列的试验、分析,并且不断优化,确定了 20CrMnTiH
2 钢的淬透性及其试验方法
淬透性是指钢在一定条件下淬火时获得淬硬深度的能力。
钢的淬 透 性 可 用 试 验 测 定。 常 用 的 试 验 方 法 为 GB / T225—

浅析20CrMnTi渗碳齿轮钢的淬透性

浅析20CrMnTi渗碳齿轮钢的淬透性

浅析20CrMnTi渗碳齿轮钢的淬透性淬透性是齿轮钢的重要特性,钢材淬透性的稳定与否对钢件热处理后变形影响很大。

因此研究分析齿轮钢的淬透性具有重要的实际意义。

现通过理论分析和实验,探讨了20crmnti渗碳齿轮钢成分对于淬透性的影响。

znhajogeyniu浅析2cmni0rt渗碳齿轮钢的淬透性程雷陈清(西法士特齿轮有限责任公司,西宝鸡72o)陕陕249选择要:淬透性是齿轮钢的重要特性,材淬透性的稳定与否对钢件热处理后变形影响很大。

因此研究分析齿轮钢的淬透性具有重要的实钢国际意义。

通过理论分析和试验,探讨了2cmni0rt渗碳齿轮钢成分对淬透性的影响。

关键词:0mni齿轮钢;渗透;环2crt;熄灭阴影伴随汽车工业的发展,汽车材料的需求也正日渐增长,同时对用较复杂,淬透性影响可从2方面解释:1t固溶于基体,对个()i可质量的要求也愈加严格。

车工业使用的优质钢材中,汽齿轮钢占据提高钢淬透性;2t形成难溶粒子,而控制晶粒度,火时为()i从淬超过l%。

目前对于齿轮钢的生产,7需要加快齿轮钢国产进度,而新相形成提供形核质点位置,从而降低钢淬透性,外t与c结此i且对尚未突破其地位的2cmni0rt齿轮钢,需要不断提高质量。

衡合成tc,i降低了钢的淬透性。

量齿轮钢质量水平的指标包括淬透性、晶粒度和纯洁度。

中淬透其性的特征尤为重要,它取决于过冷奥氏体稳定性大小。

齿轮钢淬透淬透性的稳定性直接影响钢件热处理后的变形,因此齿轮钢对淬透性带宽有很高的要求。

淬透性带越窄,分散度越小,越有利于齿轮加工,提高啮合精度。

因此,本文分析了2cmni0rt渗碳齿轮钢的淬透性,研究和探讨了齿轮钢淬透性的特点和影响因素。

w'/c)%“[/1]%囊疆项强图1c含量对淬透性的影响图2 it含量对淬透性的影响12cmnj碳齿轮钢淬透性的影响因素0t渗淬透性指的是在淬火时钢材能够得到的淬硬层深度。

在g51―8b265中规定了2cmniort齿轮钢的淬透性以j、l表示。

20CrMnTiH淬透性

20CrMnTiH淬透性

中国齿轮用钢合金化体系的选用及淬透能力的构成常曙光中国齿轮专业协会专家委一.齿轮制造对齿轮用钢合金化体系及淬透能力构成的要求1.保证齿轮有高的抗弯曲疲劳性能(1)足够的抗弯强度:齿轮用钢合金化体系的构成应当与各种齿轮心部的冷却速度相匹配;保证各种齿轮都能有理想的心部硬度。

(2)低的氧含量(脆性夹渣物):疲劳裂纹源数量少。

(3)齿轮心部的塑韧性高,缺口敏感性低:疲劳裂纹扩张速度慢。

2.保证齿轮有高的接触疲劳性能(1) 齿轮热处理后渗层的非马组织不高(2)齿轮用钢合金化体系的构成应当与各种齿轮渗层的冷却速度相匹配;保证各种齿轮热处理后渗层的残余奥氏体含量适中(3)齿轮热处理后渗层的马氏体组织不粗(4)齿轮热处理后渗层的碳化物弥散分布或没有碳化物析出3.保证齿轮的加工精度(1)齿轮的热处理变形波动幅度小:变形对钢的成分波动和齿轮热处理冷速的波动敏感度不高。

(2)齿轮热处理变形量小4.保证齿轮有良好的切削性能5.齿轮渗碳后,能采用直接淬火工艺6.保证齿轮钢材具有价格竞争优势二.国内外齿轮用钢合金化体系及淬透能力构成的现状齿轮的抗弯曲疲劳能力、抗接触疲劳能力、齿轮的啮合精度三大要素,决定了齿轮的使用寿命。

齿轮用钢合金化体系与淬透能力的构成,是决定三大要素水平高低,最重要的先决条件。

因此,揭示与分析国内外齿轮用钢合金化体系与淬透能力的构成,十分重要。

1.美国钢号合金化体系保障齿轮心部34~40HRC的淬透能力SAE1522H Mn J3.5SAE4118H Mn-Cr-Mo J3.5SAE8617H Cr-Mn-Ni-Mo J4.0SAE4620H Ni-Mo J4.5SAE5120H Mn-Cr J4.5SAE1524H Mn J4.8SAE4720H Ci-Ni-Mo J5.0SAE8620H Cr-Mn-Ni-Mo J5.5SAE4815H Ni-Mo J6.0SAE8720H Cr-Mn-Ni-Mo J6.0SAE8622H Cr-Mn-Ni-Mo J6.4SAE4320H Cr-Ni-Mo J6.5SAE4817H Ni-Mo J7.5SAE8822H Cr-Mn-Ni-Mo J8.0SAE4820H Ni-Mo J9.5SAE4820H(上) Ni-Mo J15.022CrNiMoH Cr-Mn-Ni-Mo J15.0SAE9310H Cr-Mn-Ni-Mo 注解SAE94B17H Cr-Mn-Ni-Mo-B J15.02.欧洲钢号合金化体系保障齿轮心部34~40HRC的淬透能力16MnCr5H Mn-Cr J6.525MnCr5H Mn-Cr J5.0ZF6 Mn-Cr-(B) J5.020MoCr4 Cr-Mo J5.028MnCr5H Mn-Cr J7.0ZF7 Mn-Cr-(B) J7.520MnCr5H Mn-Cr J9.020CD4 Cr-Mo J9.019CN5H Cr-Ni J9.0ZF7BH Mn-Cr-(B) J10.015CrNi6H Cr-Ni J11.021NiCrMo5H Cr-Mn-Ni-Mo J11.027MnCr5H Mn-Cr J15.015CrNi6H(上) Cr-Ni J15.021NiCrMo5H(上) Cr-Mn-Ni-Mo J15.027CD4 Cr-Mo J15.030CD4 Cr-Mo J21.017NiCrMo6H Cr-Mn-Ni-Mo J25.018NiCrMo6H Cr-Mn-Ni-Mo J40.018CrNi8H Cr-Ni J50.03.日本钢号合金化体系保障齿轮心部34~40HRC的淬透能力SNC415H Ni-Cr J3.5SMn420H Mn J3.7SCr415H Cr J4.0SCM415H Cr-Mo J4.0SNCM220H Cr-Ni-Mo J5.0SCM418H Cr-Mo J5.5SCr420H Cr J6.0SMnC420H Cr-Mn J6.0SNCM420H Ci-Ni-Mo J6.5SMn433H Mn J7.0SCM420H Cr-Mo J7.0SCM822H(下) Cr-Mo J9.5SNC815H Ni-Cr J10.0SCr430H Cr J11.0SCM822H Cr-Mo J12.0SCM822H(上) Cr-Mo J15.0SNC631H Ni-Cr J35.04.前苏联钢号合金化体系保障齿轮心部34~40HRC的淬透能力15Г Mn J312XH2 Cr-Ni J3.015H2M Ni-Mo J3.020Г Mn J420XH Cr-Ni J4.512XH3 Cr-Ni J5.018XГT Cr-Mn-Ti J6.018XГ Cr-Mn J7.015XГH2T Cr-Mn-Ni-Ti J7.520XH2M Cr-Ni-Mo J8.025XГT Cr-Mn-Ti J11.020XH3 Cr-Ni J11.012X2H4 Cr-Ni J14.025XГH M Cr-Mn-Ni-Mo J1520XГHTP Cr-Mn-Ni-Ti-B J18.025XM Cr-Mn-Mo J21.020XГP Cr-Mn-B J22.027XГP Cr-Mn-B J29.014X2H3M Cr-Ni-Mo J36.020X2H4 Cr-Ni J45.018X2H4M Cr-Ni-Mo >J50.05.中国目前,我国齿轮用钢的合金化体系,涵盖了世界各国的合金钢体系;是苏、美、日、德、英、法、意、以及中国自主创新合金化体系的总和。

20CrMoH保证淬透性钢的研制(精)

20CrMoH保证淬透性钢的研制(精)

・20・2001年第3期20CrMoH保证淬透性钢的研制长钢一厂李海生【摘要】本文简介了保证淬透性钢20CrMoH,并就冶金生产过程的重点环节进行了阐述和讨论,着重对不同热处理制度下的末端淬透性及机械性能进行了实验,摸索出了满足协议性能要求的较佳热处理制度,从而形成了一整套切实可行的生产工艺,为我厂大批量生产打下了基础。

【关键词】淬透性热处理制度1前言20CrMoH(:C0.~.Si170.37,1.o0.15~0.25,Cu≤0.25。

.1冶金生产的工艺流程合机械性能和良好的低温冲击韧性,其热加工性能良好,正火后切削加工性能一般优于20CrMnMo。

20CrMoH保证淬透性钢热轧状态室温组织为铁素体+珠光体,易形成带状组织,经退火或正火后可以减少或消除。

该钢常用于制造强度要求较高的零件,如齿轮、轴、连杆等,是机械制造业使用较广用量较大的钢种之一。

2技术要求(C,J19-2000)2.1低倍:按GB3077-88第一、二级评级图评定。

一般疏松≤2级,中心疏松≤2级,偏析≤2级。

2.2高倍:按GB3077-88评定2.2.1夹杂:脆性夹杂物≤3级,塑性夹杂物≤3级,两者之和≤515级。

2.2.2显微结构:晶粒度≥5级,带状≤3级,按GB T13299-91检验。

2.3淬透性:J42~46 1.5+J30~3411,试验方法按GB255-88进行。

2.4机械性能:(880℃水油淬)Ρb(MPa)≥885:Ρs(MPa)≥685,∆5(%)≥12,Ω(%)≥50,Ak(J)≥78,HB≤197。

原材料检验→电弧炉冶炼→浇注800kg方绽→精整→5t蒸汽锤开坯145×145mm→空冷→精整→轧制成<50mm成品→精整→矫直→检验入库。

3.2冶炼化学成分是影响淬透性的主要因素,要达到协议中要求的距淬火未端1.5mm,11mm 处的HRC值,就必须首先要控制一些元素的含量。

我厂原生产的20CrMoH由于对淬透性有影响的元素偏低,故存在着淬透性达不到要求的问题。

20CrMnTiH淬透性分析与预测

20CrMnTiH淬透性分析与预测

!西冶金SHANXI METALLURGY总第189期2021年第1期Total 189No.1,2021试(实)验研究DOI:10.16525/l4-1167/tf.2021.01.0520CrMnTiH 淬透性分析与预测李宇宙!,岳峰!,戈文英2,刘 兵2,刘佳伟#(1.北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心,北京100089;2.莱芜钢铁股份有限公司,山东莱芜271104; 3.北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083)摘 要:回归20CrMnTiH 淬透性数据,得出回归预测公式,进而分析其影响因素,证明C 、Mn 、Cr ,Ti 、Mo 、硼为 某钢厂所生产的20CrMnTiH 的淬透性主要影响因素;对比余氏理论公式中加以修正,以预测该钢种的生产成品的淬透性。

在预测误差限定在3HRC 以内,J9和J15的预测准确率分别在100%和92.9%。

关键词:20CrMnTiH 淬透性回归预测中图分类号:TG154.4 文献标识码:A文章编号:!672-!!52(202) )01-00)6-0320CrM&TiH 作为渗碳齿轮用钢,具有十分广泛的用途。

淬透性可以代表20CrMnTi 的质量优劣。

齿 轮钢淬透性指标的稳定性对齿轮热处理后变形程度 有着很大的影响,淬透性带宽越窄、离散度越小,对齿轮的加工、齿轮寿命和啮合精度的提越有4]00.170.180.190.20 0.21 0.22 1.00 1.04 1.08 1.12 1.16 1.20图3 C 对淬透性的影响 图4 Cr 对淬透性的影响3 可 ,w [C] 力口 0.01% ,! 加1.31 HRCJ 1*加1.56 HRC 。

碳是决定齿轮钢淬后 度的,着碳的质量分的力口,度变大,同钢的淬透性变大。

由图4可知,w [Cr ]每增加0.01% ,丿9值增加0.40 HRCJ 1*值增加0.45 HRC 。

!可以显著增加钢对钢20CrMnTiH 齿轮钢的淬透性分,为后期提高其淬透性的稳定性与降低带宽提供理论指导。

20CrMoH钢淬透性带状组织成分偏析硕士论文

20CrMoH钢淬透性带状组织成分偏析硕士论文

20CrMoH齿轮钢的淬透性及带状组织研究【摘要】齿轮钢是汽车材料中用量较大,要求较高的关键材料之一,其不仅影响车辆使用寿命,能耗等,而且对满足使用安全也至关重要。

随着汽车轻量化的发展,对齿轮钢的质量要求也更为严格。

为了减轻齿轮在热处理过程中产生的变形,需要齿轮钢具有窄的淬透性带宽和较高的组织均匀性。

本文以我国常用的渗碳齿轮钢20CrMoH钢为试验钢,研究其淬透性预测模型和钢中的带状组织。

利用末端淬透性试验,对淬透性预测模型进行验证;通过对试验钢的显微组织观察、进行热模拟和热处理试验以及渗碳热处理变形等试验,对带状组织的形成机理、减轻或消除方法以及其对热处理变形的影响进行研究。

采用非线性方程和硬度分布函数对试验钢的淬透性进行模拟,与试验值进行对比,发现硬度分布函数的模拟值与试验值非常吻合,误差限基本在-2HRC~+2HRC之间,能很好的满足对试验钢的淬透性进行预测。

试验钢的显微组织和成分分析表明,产生带状组织的主要原因为钢液在凝固过程中由于选择性结晶产生枝晶偏析,碳及合金元素温度不同,使奥氏体转变过程中不同区域形核速率不同,产生动态再结晶,从分布不均匀,导致各区域Ar3而在轧后缓冷过程中碳及合金元素的贫化带和富化... 更多还原【Abstract】 Gear steel is one of the key materials which affects not only the life of vehicle, energy consumption and so on, but also the safety in using. It is required higher quality as it is more largely used in automotive materials. With the development of light weight vehicles, more stringent quality is required to gear steel. It is should to have narrower hardenability and uniformity microstructure to forbidden deformation when heat treatment.20CrMoH is widely usedfor carburized gears in China. This ... 更多还原【关键词】20CrMoH钢;淬透性;带状组织;成分偏析;【Key words】20CrMoH steel;hardenability;banded structure;composition segregat;摘要3-4Abstract 4-5第一章绪论8-241.1 研究背景8-91.2 钢的淬透性及其预测模型9-131.2.1 淬透性的意义及影响因素9-101.2.2 淬透性的测定方法10-111.2.3 淬透性曲线预测模型发展现状11-131.3 钢中的带状组织13-241.3.1 带状组织的分类和形成机理13-171.3.2 带状组织的表征方法17-181.3.3 热加工工艺对带状组织的影响18-191.3.4 热处理工艺对带状组织的影响19-201.3.5 带状组织对性能及变形的影响20-221.3.6 本文研究工作的目的和内容22-24第二章试验材料与方法24-292.1 试验材料24-262.2 试验方法26-292.2.1 淬透性试验26-272.2.2 力学性能272.2.3 微观组织观察及晶粒尺寸测量272.2.4 Gleeble热模拟试验和热处理试验272.2.5 渗碳热处理试验27-29第三章20CrMoH齿轮钢的淬透性29-423.1 引言293.2 试验方法及结果分析29-313.3 淬透性模型评价31-413.3.1 淬透性预测模型选择31-383.3.2 影响钢淬透性的因素38-413.4 本章小结41-42第四章20CrMoH齿轮钢中带状组织研究42-704.1 引言424.2 试验材料424.3 带状组织的表征方法及形成机理42-494.3.1 试验方法及结果42-454.3.2 带状组织的表征方法45-464.3.3 带状组织的形成机理及影响因素46-494.4 轧制工艺参数对带状组织的影响49-544.4.1 试验方法49-504.4.2 试验结果与分析50-544.5 热处理工艺对带状组织的影响54-584.5.1 试验工艺544.5.2 试验结果及分析54-584.6 带状组织对组织性能的影响58-694.6.1 试验方法58-594.6.2 带状组织对力学性能的影响59-614.6.3 带状组织对淬透性的影响61-624.6.4 带状组织对渗碳热处理变形的影响62-694.7 本章小结69-70第五章结论70-71致谢71-72参考文献【索购全文】Q联系Q:138113721 1030850491全文提供服务费:25元RMB 即付即发支付宝账号:xinhua59168@【说明】1、本站为中国学术文献总库合作代理商,作者如对著作权益有异议请与总库或学校联系;2、为方便读者学习和引用,我们可将图片格式成WORD文档,费用加倍。

20CrMnTi质量提高攻关技术报告

20CrMnTi质量提高攻关技术报告

20CrMnTi质量提高技术报告一、前言齿轮钢一般为低碳、低合金优质或高级优质结构钢,其工作条件:(1)齿轮钢工作时,以啮合点到齿根的整个齿面均受有脉动的弯曲应力作用,而在齿根危险端面上造成最大的弯曲应力,可使齿轮产生弯曲疲劳破坏,破坏形式是齿断。

(2)齿轮工作时,通过接触传递动力,在接触应力反复作用下,会使工作齿面产生接触疲劳破坏,破坏形式主要有麻点剥落于磁化剥落两种。

(3)齿轮钢工作时,两齿面相对运动产生摩擦力,因而要求点面有较高的耐磨性。

(4)齿轮工作时,有时还会受强烈的冲击载荷,要求齿轮钢有较高的韧性。

为满足齿轮复杂的工作条件的要求,齿轮钢应具有高的耐磨性,接触疲劳强度,弯曲疲劳强度,而且还应具有较高的塑性和韧性,所以齿轮钢的生产工艺必须与齿轮钢性能要求相匹配,对其冶炼工艺作以下要求:(1)冶炼上满足低碳。

碳含量一般为0.10-0.25%之间,渗碳钢的碳含量是渗碳钢心部的碳含量,这对于保证心部有足够的塑性和韧性十分必要,若含碳量过高,则心部的塑性和韧性下降,并使表面的压应力减少,从而降低弯曲疲劳强度。

(2)加入提高淬透性的合金元素。

提高心部的强度,提高齿轮的承载能力,并防止渗碳层剥落,而心部的强度则取决于钢中含碳量及淬透性,当淬透性足够时,心部系列全部位错马氏体组织,而当淬透性不足时,则出现非马氏体组织,因此冶炼中常加入铬铁、锰、硅、钙、钛等合金元素来提高其淬透性,同时铬、锰等碳化物形成元素还具有提高渗碳层的碳浓度,渗层厚度,渗入速度等作用。

(3)加入阻止奥氏体晶粒长大的元素。

由于渗碳操作是在910-930℃的高温下进行的,位阻止奥氏体晶粒长大,渗碳钢常加入钒、钛等阻止锰在钢中具有的促进奥氏体晶粒长大倾向性的元素。

通过提高20CrMnTi齿轮钢质量,为八钢增加产品品种,又使八钢具备生产工业用钢的能力,增强八钢的市场竞争能力和可持续发展能力。

二、20CrMnTi钢生产的要求和条件1、八钢的生产装备情况电炉炼钢厂装备有一座70t/60MV A超高功率直流电弧炉,一座70t/13MV A钢包精炼炉、一台R8m/16m四机四流合金钢小方坯连铸机,140×140 mm2、150×150 mm2,电炉可以冶炼优质碳素结构钢、低合金钢、合金结构钢、弹簧钢和抽油杆钢。

20CrMnTiH齿轮钢的淬透性计算及窄淬透性带控制

20CrMnTiH齿轮钢的淬透性计算及窄淬透性带控制



Si


le ss t ha n 0 . 04


n ] t
Cr


% A T % A A % N C % M W l e ss th a n 0 . 02


0 0 i ] l e ss than




0 0 l t ]
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03 5
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H RC a dv a nc e d le v e l of t he perm e a bi li t y o f
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1 7 00 0

A T M T H b st r a ct
he c alc ul a ti o n me t hod of t he no nl i ne ar e qu ati on i su se d t o c alc u lat e t he ha rden b a i l it y of 20 C r
1.
03 5 %
可 实 现 国 际 先进 水 平 的 末 端 淬 透 性 H RC4 带 宽 控 制 。

关 键 词 2 0 CrM nT i H 淬 透性 计 算 窄 淬 透性 带 控 制

20CrMnTi齿轮钢淬透性控制技术研究

20CrMnTi齿轮钢淬透性控制技术研究

20CrMnTi齿轮钢淬透性控制技术研究史志强1,李晶1,余键1,岳铁军1,姚国伟1,赵瑞华2,刘勇2(1.北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083;2.石家庄钢铁股份有限公司炼钢厂,河北石家庄050031)摘要:通过现场试验,研究了齿轮钢成分对淬透性值的影响,并在开发钢液成分微调模型的基础上,建立了窄淬透性控制模型应用于生产实际。

结果表明:随着C、M n、Si、Cr含量的增加,其淬透性值升高;w(T i)在0.07%左右时,淬透性值是最高的,T i含量减少或增加,淬透性值都减小。

应用成分微调模型进行钢液成分控制,20Cr M nT i齿轮钢C、Si、M n、Cr及T i成分波动范围小,实现了窄淬透性控制。

关键词:齿轮钢;20CrM nT i;淬透性;模型中图分类号:T F763文献标识码:B文章编号:1002-1043(2008)06-0047-03Study on hardenability control of20C rMnTi gear steelSH I Zh-i qiang1,LI Jing1,YU Jian1,YU E T ie-jun1,YAO Guo-w ei1,ZH AO Ru-i hua2,LIU Yong2(1.School of M etallurgical and Ecolog ical Engineering,University ofScience and T echnolo gy,Beijing100083,China;2.Steelmaking Plant, Shijiazhuang Iro n&Steel Co.,Ltd,Shijiazhuang050031,China)Abstract:Effects o f composition on20CrMnT i g ear steel har denability have been studied by experiment in practice.T he hardenability co ntro l model w hich can be applied in prac-tice has been developed on the basis of the ho t m etal composition adjusting model.Re-sults show that the har denability goes up w ith increase of C、Mn、Si、Cr co ntent;and w hen Ti content is about0.07%the hardenability is at the highest level;and the hard-enability value w ill g o dow n no m atter w hether Ti content incr ease or decrease.By ap-plicating of composition adjusting modle,the fluctuation range of the C,Si,Mn,Cr and T i is nar row and the narrow band of har denability w as carried out.Key w ords:gear steel;20CrM nTi;hardenability;mo del淬透性是齿轮钢的重要特性,它主要取决于过冷奥氏体稳定性的大小。

20CrMoH齿轮用钢热处理工艺研究

20CrMoH齿轮用钢热处理工艺研究

哈尔滨理工大学硕士学位论文20CrMoH齿轮用钢热处理工艺研究姓名:王毅申请学位级别:硕士专业:材料工程指导教师:樊景云;徐克权20050601第3章20CrMoH钢等温正火工艺研究锻件的正火不仅要求硬度在一个较窄的范围之内,而且要求获得稳定的显微组织,以改善切削加工性能、稳定渗碳淬火的变形规律。

为了满足上述要求,拟采用正火工艺,以获得正火所要求的显微组织和硬度范围。

本章研究了普通正火、锻后余热正火和相同的奥氏体化温度下,不同的等温温度对试样组织及硬度的影响规律,同时对测试结果进行深入分析。

3.I普通正火和锻后余热正火20CrMoH材料的淬透性较高,采用普通正火和锻后余热正火工艺,其显微组织中出现大量非正常的贝氏体组织【381如图3-1所示,由于“S”曲线的贝氏体转变区域超前,如图3.2所示mJ,空冷也很难获得较为理想的珠光体显微组织和硬度。

因此,必须采用等温正火工艺。

a)普通正火显微组织b)锻后余热正火显微组织图3-120CrMoH钢正火后的显微组织Fig.3-1Microstructureof20CrMoHsteelafternormal3.2等温正火工艺试验方案选用本溪特钢生产中80ram规格的同一熔批号的20CrMoH材料,化学成分见表2一l;采用DZL.360等温正火炉,选择加热温度930±IO'C,选定580"C、600。

C、620。

C、640。

C、660。

C、680。

C6个等温温度和10分钟、15分钟、20分钟3个推料周期进行等温正火工艺试验。

表3-l6个等温温度和3个推料周期的试验结果Table3-IExperimentalresultsofsixisothemmlandthreepushmgmaterialcycle温度10分15分20分硬度:HB270硬度:HB270硬度:HB270580±10℃组织:F+BH十P组缳:F+Bn+P组织:F+BH+P晶粒:7级晶粒:7级晶粒:7级硬度:HB229硬度:HB234硬度:HB229600±10℃组织;F+Bn+P组织:F+B&+P组织:F+Bn+P晶粒:7级晶粒:7级晶粒:7级硬度:HBl89硬度:HBl90硬度:HBl93620±lO℃组织:等轴状F+P组织:等轴状F+P组织:等轴状F+P晶粒:7级晶粒:7级晶粒:7级硬度:HBl69硬度:HBl66硬度:HBl70640±10℃组织:等轴状F+P组织:等轴状F+P组织:等轴状F4-P晶粒:7级晶粒:7缀晶粒:7级硬度:HBl68硬度:HBl70硬度:HBl70660±10℃组织:等辅状F+P组织:等轴状F4-P组织:等轴状F+P晶粒:7级晶粒:7级晶粒:7级硬度:HBl58硬度:HBl53硬度:HBl56680±10℃组织:F+P组织:F+P组织:F+P晶粒:5-6级晶粒:5-6级晶粒:5-6级a)和b)580+_10℃×15minc)和d)600_+10"(2×15mm图3.320CrMoH钢经580℃和600"C等温正火处理的显微组织Fig3-3Microstructureof20CrMoHsteelafterisothermalnormaltreatment一24.旦玺鎏銎三銮兰三耋塑圭耋竺鎏三a)620+10"12×10rainb)620±lO'C×15rainc)6204-10"C×20rain图3-420CrMoH钢620"C不同等温周期等温正火处理后的显微组织Fig3-4MicrosU-uctureof20CrMoHsteelisothermalnormaltreatmentat620℃accordingtodifferentisothermalcycle20CrMoH钢锻坯试样经6404-10℃三个不同等温周期等温正火处理的显微组织如图3.5a)、b)、c)所示,其显微组织为细小均匀分布的等轴状铁素体和珠光体,硬度HBl66.170。

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图 4 20CrMn Ti 钢的端淬曲线
由图 4 可知 ,距淬火端 9 mm 处 (J 9 处) 带宽 值为 2 . 9 H RC ,距淬火端 15 mm 处 (J 15) 处值为 4 . 1 HRC 。利用齿轮钢淬透性控制模型对此 5 炉 的淬透性值进行计算 ,并与上面的实测值进行比 较 ,结果吻合的非常好 。如图 5 所示 6514342 和 6514343 两个炉次实测值和计算值进行比较 ,两 条曲线基本吻合 。
淬透性是齿轮钢的重要特性 ,它主要取决于 过冷奥氏体稳定性的大小 。钢材淬透性的稳定与 否对钢件热处理后变形影响很大 。因此齿轮钢对 淬透性带宽的要求非常高 ,淬透性带愈窄 、离散度 愈小愈有利于齿轮的加工和提高啮合精度 。工业 发达国家对渗碳齿轮钢淬透性带宽控制一般在 6 ~8 HRC ,对于同一批材料更是要求 4~5 HRC , 我国的 GB25216 标准规定齿轮钢的淬透性带宽 为 12 H RC[1 ] 。但现阶段我国的一些厂家对单点 的淬透性带宽的要求多为 8 H RC。影响淬透性 带宽的因素 ,主要是冶炼中各元素化学成分的搭
炉号
6414128 6414133 6514342 6514343 6514348
w (C) / % 实际值 计算值
0. 18
0. 19
0. 20
0. 21
0. 19
0. 19
0. 20
0. 22
0. 19
0. 20
表 1 合金加入量与模型计算值的比较
w ( Si) / %
w (Mn) / %
w (Cr) / %
2008 年 12 月 第 24 卷 第 6 期
炼 钢 St eel ma ki n g
Dec. Vol. 24
2 0N0 8o . 6 · 47 ·
20CrMn Ti 齿轮钢淬透性控制技术研究
史志强1 ,李 晶1 ,余 键1 , 岳铁军1 ,姚国伟1 ,赵瑞华2 ,刘 勇2
同时通过试验研究分析了 Mn 、Si 、Cr 、Ti 等 元素含量变化对淬透性值的影响 。得出 Mn 、Si 、 Cr 对淬透性值的影响与 C 元素的影响有着相同 的规律 ,也是随着其元素含量的增大 ,淬透性值增 加 。分析原因如下 : ( 1 ) Mn 能增加奥氏体稳定 性 ,提高钢的淬透性值 ; (2) Si 、Cr 均能在一定程 度上降低钢的临界冷却速度 ,使淬透性值增大 。
Ti 元素对淬透性值的影响有所不同 ,如图 2 所示 Ti 元素含量的变化对淬透性值的影响 。
由图 2 可知 ,随 Ti 含量的升高 ,淬透性值的 变化并不是简单的线性关系 , w ( Ti) 在0 . 07 %左 右时 ,淬透性值是最高的 , Ti 含量减少或增加 , 淬 透 性 值 都 是 减 小 的 。这 是 因 为 Ti 在 20CrMn Ti 钢中的作用比较复杂 ,对淬透性的影 响 可以从两个方面来解释 ,一是 Ti 固溶于基体
1 成分变化对淬透性值影响的试验研究
通过对 2004 - 2006 年现场的 20CrMn Ti 齿 轮钢的跟踪试验 ,并对 3 年的数据进行分析 ,挑选 其中的某些炉次 ,研究了在保证其他各元素含量
作者简介 :史志强 (19802) ,男 (汉族) ,河北邢台人 ,硕士生 ,北京科技大学冶金与生态工程学院 ,从事炼钢和钢水精炼的研究 。
2 淬透性带控制模型的建立
20CrMn Ti 钢主要元素对淬透性值的影响较 大 ,因此应对钢液成分 进行控 制 。为 了实 现对 20CrMn Ti 钢化学成分的精确控制 ,实现成分的 窄波动范围 ,开发了钢液的成分微调 ,并在此基础 上建立了窄淬透带的控制模型 ,其计算框图如图 3 所示 。
图 3 成分微调及淬透性控制模型计算
(1 . School of Metallurgical and Ecolo gical Engineering , U niver sit y of Science and Technolo gy , Beijing 100083 ,China ;2 . Steelmaking Plant ,
Shijiazhuang Iro n & Steel Co . , L t d , Shijiazhuang 050031 ,China)
Study on hardenability control of 20CrMn Ti gear steel S H I Zhi2qiang1 , L I J ing1 , YU J ian1 , YU E Tie2jun1 , YAO Guo2wei1 ,ZHAO Rui2hua2 ,L IU Yo ng2
在建立钢液成分微调模型方面采用了补加系 数法 ,主要是考虑所加入的合金料对钢液的影响 , 在淬透性值的计算方面 ,采用多元回归分析技术 , 并以计算出的钢液化学成分和端淬距离为自变量 建立了齿轮钢的淬透性控制模型 ,并对模型进行 现场调试 ,开发出了符合石钢生产实际的齿轮钢 淬透性控制模型 。
用钢液微调模型计算的钢液成分与现场生产 炉次的实际成分的比较 ,如表 1 所示 。
图 5 实测端淬硬度值与计算值比较
3 淬透性带控制的实验研究及模型的应用 4 结 论
为了验证齿轮钢淬透性控制模型在淬透性值 计算方面的准确性 ,取表 1 所列 5 炉的坯样进行 末端淬火实验 ,实验的热处理工艺为毛坯正火温 度 910 ℃, 保 温 时 间 60 min , 淬 火 实 验 温 度 900 ℃,保温时间 30 min 。实验结果如图 4 所示 。
(2) 开发了 20CrMn Ti 齿轮钢的成分微调模 型 ,应用于生产实际 ,其成分的波动范围 w ( C) 为 0 . 18 %~ 0 . 20 % , w ( Si ) 为 0 . 23 %~ 0 . 28 % , w (Mn) 为0 . 98 %~1 . 00 % , w ( Cr) 为1 . 19 %~ 1 . 20 % , w ( Ti) 为0 . 066 %~0 . 072 %。
Abstract : Effect s of co mpo sitio n o n 20CrMn Ti gear steel hardenabilit y have been st udied by experiment in p ractice. The hardenabilit y co nt rol model which can be applied in p rac2 tice has been developed o n t he basis of t he hot metal co mpo sitio n adjusting model . Re2 sult s show t hat t he hardenabilit y goes up wit h increase of C 、Mn 、Si 、Cr co ntent ; and when Ti co ntent is abo ut 0 . 07 % t he hardenabilit y is at t he highest level ; and t he hard2 enabilit y value will go down no mat ter whet her Ti co ntent increase or decrease. By ap2 plicating of co mpo sitio n adjusting modle , t he fluct uatio n range of t he C , Si , Mn , Cr and Ti is narrow and t he narrow band of hardenabilit y was carried o ut . Key words : gear steel ; 20CrMn Ti ; hardenabilit y ; mo del
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炼 钢
第 24 卷
基本不变的情况下 ,某元素含量变化所引起的淬 透性值变化 。如图 1 所示 ,齿轮钢中 C 元素含量 变化对淬透性值的影响 。

中 ,提高了钢的淬透性 ;二是 Ti 可以形成较难溶 的粒子 ,控制晶粒度 ,淬火时为新相的形成提供了 有利的形核质点的位置 ,降低了钢的淬透性 ,同时 Ti 与碳结合形成 TiC ,也降低了钢的淬透性 。
图 1 C 含量对淬透性的影响
图 2 Ti 含量对淬透性值的影响
由图 1 可知 ,淬透性值随着 C 含量的升高而 变大 。因为随着奥氏体中 C 含量的增加 ,显著降 低了钢的临界冷却速度 ,使钢的临界直径 D1 增 大 ,从而明显提高钢的淬透性值 。(钢的临界直径 是指假定钢件在某种冷却能力无限大的介质中淬 火 ,当试样淬入这种介质后 ,试样的表面温度瞬时 达到冷却介质的温度 。在这种淬火条件下 ,试样 能够淬透的最大直径称为理想临界直径 D1 ) [4 ] 。
配组 合 、成 分 的 窄 范 围 控 制 、残 余 元 素 含 量 等[2 ,3 ] 。本研究 针 对 石 家 庄 钢 铁 股 份 有 限 公 司 (以下简称石钢) 生产的 20CrMn Ti 齿轮钢淬透性 控制不稳定 、带宽波动大的问题 ,开发了合金微调 模型 ,实现了窄成分控制 ,并在这一基础上建立了 窄淬透性带控制模型 ,应用于生产实际 。
(1. 北京科技大学 冶金与生态工程学院 ,北京 100083 ; 2. 石家庄钢铁股份有限公司 炼钢厂 ,河北 石家庄 050031)
摘 要 : 通过现场试验 ,研究了齿轮钢成分对淬透性值的影响 ,并在开发钢液成分微调模型的基础上 , 建立了窄淬透性控制模型应用于生产实际 。结果表明 :随着 C、Mn 、Si 、Cr 含量的增加 ,其淬透性值升 高 ; w ( Ti) 在0. 07 %左右时 ,淬透性值是最高的 , Ti 含量减少或增加 ,淬透性值都减小 。应用成分微调 模型进行钢液成分控制 ,20CrMn Ti 齿轮钢 C、Si 、Mn 、Cr 及 Ti 成分波动范围小 ,实现了窄淬透性控制 。 关键词 : 齿轮钢 ; 20CrMn Ti ; 淬透性 ; 模型 中图分类号 : TF763 文献标识码 : B 文章编号 : 100221043 (2008) 0620047203
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