铝氮比对轿车用渗碳钢晶粒混晶的影响 | 法钢特种钢材(上海)有限公司-凯发体育官网

  渗碳钢品种繁多,主要应用于工程机械、商用车和轿车等,其中轿车用渗碳齿轮是技术质量要求最高的。齿轮制造过程中,其表面需经渗碳化学热处理,而齿轮渗碳温度高(930℃)、渗碳时间长(3~6h),该条件下奥氏体晶粒长大的倾向明显,易出现晶粒粗大或混晶现象。若齿轮渗碳淬火后出现严重的混晶现象,将导致齿轮淬火变形和开裂倾向增大,同时显著降低齿轮的结构强度,引起应力集中,容易造成齿轮脆性断裂。为此,专门研究了在不同的热处理工艺下,铝含量、氮含量和铝氮比对欧标20mncr5齿轮钢混晶影响,从而确定了炼钢过程铝和氮含量的合理控制范围,达到了大众汽车公司等欧洲轿车企业对齿轮钢晶粒度的要求。

  试验用20mncr5钢材生产工艺:60t转炉冶炼→lf精炼→vd真空脱气→连铸→步进式加热炉加热→连轧机组轧制。选取生产中铝、氮含量不同的20mncr5钢材4炉。采用arl-4460火花直读光谱仪分析钢材的化学成分,结果如表1所示,其化学成分(wt%)符合20mncr5齿轮钢的技术要求:c0.17~0.22,si0.15~0.40,mn1.10~1.40,cr1.00~1.30,p≤0.020,s0.015~0.035,al0.020~0.045。

  采用25-13型自动箱式电阻炉进行模拟渗碳热处理,检测不同铝、氮含量钢材在不同保温时间的奥氏体晶粒度。试样经预磨、抛光后,采用饱和苦味酸水溶液腐蚀以显示奥氏体晶粒度,采用olympus pmg3金相显微镜依据gb/t6394-2002《金属平均晶粒度测定方法》评定其奥氏体晶粒度。结果表明:

  (1)轿车用20mncr5渗碳钢中的铝含量≥0.020%时,氮含量偏低是导致其在渗碳温度发生混晶的主要原因。
  (2)轿车用20mncr5渗碳钢中的铝含量≥0.025%且[al]/[n]≥3时,能够保证在930℃保温6h的热处理工艺下不发生混晶现象。