我国齿轮钢的生产与应用

奥氏体晶粒度是齿轮钢质量要求的又一项重 要指标 ,细小均匀的奥氏体晶粒可以稳定末端淬 透性 ,减少热处理变形 ,提高渗碳钢的脆断抗力 。 目前我国齿轮钢的奥氏体晶粒度级别一般要求小 于或等于 5 级 。 1. 4 微量元素
为保证齿轮钢的加工性能 ,目前国内外对齿 轮钢的微量元素都有一定的要求 ,例如 :为保证钢 的晶粒度要求 Al 0. 020 %～0. 040 % ;为提高切削 性要求 S 0. 025 %～0. 040 %。 1. 5 表面质量
Si 0. 17～0. 37 0. 17～0. 37 0. 17～0. 37
Mn 0. 80～1. 10 0. 80～1. 10 0. 80～1. 10
P ≤0. 030 ≤0. 030 ≤0. 030
S ≤0. 035 ≤0. 035 ≤0. 035
Cr 1. 00～1. 30 1. 00～1. 30 1. 00～1. 30
第 24 卷第 5 期 ·3 0 · 2003 年 9 月
·专题讨论·
特殊钢
SPECIAL STEEL
Vol. 24. No. 5 September 2003
我国齿轮钢的生产与应用
吴树漂 刘占江 武云峰 王信康
(石家庄钢铁有限责任公司技术中心 ,石家庄 050031)
0. 90～1. 25 0. 90～1. 25
≤0. 030 ≤0. 030 ≤0. 030
≤0. 035 ≤0. 035 ≤0. 035
1. 10～1. 45 1. 10～1. 45
≤0. 20 ≤0. 20 ≤0. 20
0. 04～0. 10 0. 04～0. 10 0. 04～0. 10
35～41 37～43 39～45
我国齿轮钢生产工艺基本有两种 : (1) EF(或 BOF) + LFV (或 VAD 、RH) 精炼 → 模铸 →初轧开坯 (或锻打) →横列式轧机或半连轧 轧制成材 →精整 →检验入库 。 (2) UHP ( EBT) + LFΠVD 精炼 →合金钢方坯 连铸 →(半) 连轧轧制成材 →精整 →检验入库 。 我国齿轮钢的生产主要集中在特钢企业 ,大 约占总量的 85 %～90 %。据最新统计资料 ,2000 年我国特钢行业的产量及分布情况见表 3 。 从表 3 可以看出 ,20CrMnTi ( H) 产量为296 648 t ,约占 60 %。由于一些非齿轮用途的计入 ,表中 齿轮钢合计产量有些偏大 ,如扣除这一因素 ,特钢
-
0. 80～1. 10
-
17CrMnBH 0. 15～0. 20 0. 15～0. 40 1. 00～1. 30 ≤0. 030 0. 015～0. 035
-
1. 00～1. 30
-
18CrMnBH 0. 15～0. 20 0. 15～0. 40 1. 00～1. 30 ≤0. 030 0. 015～0. 035
齿轮钢都是热顶锻用钢 ,对钢材的表面质量 要求很严 ,无论是 GBΠT3077 - 1999 ,还是新近由中
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
20Cr2Ni2MoH2 0. 17～0. 23 0. 15～0. 35 0. 40～0. 95
20CrMoH
0. 17～0. 23 0. 17～0. 35 0. 35～0. 90
20CrH
0. 18～0. 23 0. 17～0. 37 0. 50～0. 80
≤0. 030 0. 015～0. 035 1. 50～1. 08 0. 25～0. 35
第5期
吴树漂等 :我国齿轮钢的生产与应用
·31 ·
国齿轮 专 业 协 会 制 定 的《车 辆 用 齿 轮 钢 技 术 条 件》,都对此有较严格要求 。我国齿轮钢目前的表 面质量同国外先进水平相比 ,还有很大差距 。
2 我国齿轮钢的生产现状
2. 1 现有齿轮钢的钢种种类 在我国现执行的 GBΠT3077 - 1999《合金结构
牌号
H1 H2 H3 H4 H5 H6
表 1 车辆用 20CrMnTi 齿轮钢的化学成分及淬透性 Table 1 Chemical compositions and hardenability of gear steel 20CrMnTi for vehicle
化学成分Π%
淬透性值ΠHRC
C 0. 18～0. 23 0. 18～0. 23 0. 18～0. 23
1 齿轮用钢的冶金质量要求
汽车齿轮用钢不但要有良好的强韧性 、耐磨 性 ,能很好地承受冲击 、弯曲和接触应力 ,而且还 要求变形小 、精度高 。
齿轮的生产和加工工艺 ,除了一般的淬火 、回 火热处理外 ,还采用渗碳淬火 、氮化处理 、高频淬 火等多种表面硬化处理 。
齿轮制造对齿轮钢的技术要求主要有 : (1) 足够的心部淬透性和良好的深层淬透 性 ,确保齿轮渗碳淬火时渗层和心部不出现过冷 奥氏体分解产物 ; (2) 齿轮渗碳淬火后变形小 ,免去或减少磨 削加工 ,降低运行噪音 ; (3) 良好的成形性 ; (4) 良好的可热处理性 。 1. 1 末端淬透性 我国目前对齿轮的带宽控制情况是 :骨干企
起草的《车辆用齿轮技术条件》,见表 1 。 随着我国轿车工业的发展 ,许多汽车齿轮生
产线分别从德 、日 、美 、意 、法等国引进了齿轮用 钢 ,现在已能批量生产的新型齿轮钢有 Cr2Mo 、 Mn2Cr 、Mn2Cr2B 、Cr2Ni2Mn 、Cr2Ni2Mo 、Cr 系列钢种 , 具体见表 2 。 2. 2 齿轮钢生产工艺和产量
-
1. 00～1. 30
-
-
≤0. 20
-
Hale Waihona Puke Baidu
≤0. 20
-
≤0. 20
16Cr2Ni2H 16CrNiH 16Cr2Ni2H
0. 15～0. 19 0. 15～0. 40 0. 40～0. 60 ≤0. 030 0. 015～0. 035 1. 40～1. 70 1. 40～1. 70 0. 13～0. 18 0. 15～0. 35 0. 70～1. 10 ≤0. 030 0. 002～0. 04 0. 8～1. 20 0. 80～1. 20 0. 16～0. 21 0. 15～0. 40 0. 70～1. 10 ≤0. 030 0. 015～0. 035 0. 80～1. 20 0. 80～1. 20
Cu ≤0. 20 ≤0. 20 ≤0. 20
Ti 0. 04～0. 10 0. 04～0. 10 0. 04～0. 10
J9 26～32 30～36 32～38
J 15 22～29 24～31 26～33
0. 18～0. 23 0. 18～0. 23 0. 18～0. 23
0. 17～0. 37 0. 17～0. 37 0. 17～0. 37
Ni
≤0. 15
Cr 0. 90～1. 20
-
Mo
≤0. 10
Al
Cu
0. 20～0. 055 ≤0. 20
0. 23～0. 055 ≤0. 20
0. 20～0. 055 ≤0. 20
0. 20～0. 055 ≤0. 20
16CrMnBH 0. 13～0. 18 0. 15～0. 40 1. 00～1. 30 ≤0. 030 0. 015～0. 035
Si
≤0. 12 ≤0. 12 ≤0. 12 ≤0. 12
Mn
1. 00～1. 40 1. 00～1. 40 0. 60～0. 80 0. 60～0. 80
P
≤0. 030 ≤0. 030 ≤0. 030 ≤0. 030
S
0. 02～0. 035 0. 02～0. 035 0. 02～0. 035 0. 02～0. 035
钢技术条件》中有部分钢种用于齿轮用钢 ,其中以 20CrMnTi 、40 (20) Cr 和 20CrMo 为主导品种 ,20Cr2 MnTi 用量最大 。该钢现在在应用上存在许多异 议 ,主要是认为该钢在冶炼时所产生的“TiN”不变 形夹杂物比基体硬 ,影响加工精度 ,在使用时会形 成疲劳源而影响齿轮的疲劳寿命 ,故属淘汰钢种 ; 有的认为该钢的主要元素是 Cr 和 Mn 为我国富有 元素 ,晶粒长大倾向性小 ,加工性能好 ,在冶炼中 控制好“TiN”的形状或使其变性 ,同样还具有广阔 的前景 。大冶特钢在此研究方面取得了较好的效 果 。他们将 20CrMnTi 按淬透性分为 6 级 ,化学成 分也有所不同 ,并列入由中国齿轮专业协会组织
-
≤0. 20
≤0. 030 0. 017～0. 032
-
0. 35～0. 65 0. 15～0. 25 0. 02～0. 045
≤0. 030 0. 017～0. 032
-
0. 25～0. 65 0. 15～0. 25 0. 02～0. 045
≤0. 030 ≤0. 025
Wu Shupiao , Liu Zhanjiang , Wu Yunfeng and Wang Xinkang
(Shijiazhuang Iron and Steel Co Ltd , Shijiazhuang 050031)
Abstract The market requirement of gear steel for automobile in China in recent years , the quality requirement and production process of MnCr , CrMnTi , CrMnB , CrNi , CrNiMo , CrMo and Cr series gear steel , the gear steel annual output at key steelmaking works and the application status and development future of main gear manufacturers are presented in this article.
Material Index Gear Steel , Production , Application
近 20 年来 ,我国在引进汽车生产线的同时 , 引进了相应的汽车用钢 ,并逐步实现了国产化 ,其 中车辆用齿轮钢的国产转化率最高 ,除整体发动 机有部分进口外 ,其他齿轮钢的国产转化率已接 近 100 %。
28～35 32～38 35～41
表 2 新型齿轮钢的化学成分Π% Table 2 Chemical compositions of developed gear steel Π%
牌号
16MnCrH 20MnCrH 25MnCrH 28MnCrH
C
0. 14～0. 20 0. 17～0. 23 0. 23～0. 28 0. 25～0. 30
业是两点控制 ,J9 一般为 6～8HRC ,J15 一般为 6～ 10HRC ;一般企业要求符合 GBΠT3077 - 1999 或单 点控制 。国外对齿轮钢淬透带宽的控制一般是全 带控制在 4～7HRC。 1. 2 纯洁度
我国目前对齿轮钢的 [ O ] 要求是小于 20 × 10 - 6 ,外国一般要求小于 15 ×10 - 6 。非金属夹杂 物按 J K 系标准评级图评级 ,一般要求级别 A ≤ 215 、B ≤215 、C ≤210 、D ≤215 。 1. 3 晶粒度
≤0. 10 ≤0. 10
-
≤0. 20
0. 02～0. 05 ≤0. 20
0. 02～0. 05 ≤0. 20
17Cr2Ni2MoH 0. 15～0. 19 0. 15～0. 40 0. 40～0. 60
17Cr2Ni2MoH1 0. 17～0. 23 0. 15～0. 35 0. 60～0. 90
摘 要 叙述了我国近年来汽车齿轮钢的需求量 ;MnCr ,CrMnTi ,CrMnB ,CrNi ,CrNiMo ,CrMo ,Cr 系齿轮钢 的质量要求和生产工艺 ,以及重点齿轮钢炼钢厂的年产量和主要齿轮制造企业的应用状况和发展前景 。
关键词 齿轮钢 生产 应用
Production and Application of Gear Steel in China