铝氮比对轿车用渗碳钢晶粒混晶的影响
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。
表1 20MnCr5钢的化学成分（wt %）
|
试样
|
C
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Si
|
Mn
|
P
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S
|
Cr
|
Ni
|
Cu
|
Al
|
Mo
|
N
|
|
1#
|
0.18
|
0.24
|
1.26
|
0.012
|
0.020
|
1.14
|
0.01
|
0.02
|
0.029
|
0.008
|
0.0036
|
|
2#
|
0.18
|
0.24
|
1.25
|
0.012
|
0.020
|
1.14
|
0.01
|
0.02
|
0.021
|
0.002
|
0.0035
|
|
3#
|
0.18
|
0.23
|
1.31
|
0.014
|
0.023
|
1.17
|
0.02
|
0.03
|
0.025
|
0.005
|
0.0102
|
|
4#
|
0.19
|
0.26
|
1.23
|
0.014
|
0.016
|
1.16
|
0.01
|
0.02
|
0.030
|
0.003
|
0.0100
|
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/≥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。（心远）
现货资源
| 品名 | 规格 | 材质 | 厂家 | 地区仓库 | 价格 | 现货 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 螺纹钢 | 28*12 | HRB400E | 辽宁瀚达钢铁贸易有限公司 | 新抚钢(雷鸣) | 3380 | 详情 |
| 热轧卷板 | 3.75*1500 | Q235B | 苏州鑫昊欣金属科技有限公司 | 沙钢(玖隆物流) | 3630 | 详情 |
| 普碳中板 | 12*2200*118000 | Q550D | 上海衷奇供应链管理有限公司 | 湘钢(好放库) | 0 | 详情 |
| 低合金板 | 210 | Q355NB | 舞钢市坤钰供应链管理有限公司 | 舞钢(产业集聚区) | 0 | 详情 |
| 无缝管 | 76*35 | 45# | 山东东银金属材料有限公司 | 聊城(东银库) | 4230 | 详情 |
| 圆钢 | 22*9380 | 25CrMoA | 山东大万实业有限公司 | 宣钢(河北宣化) | 0 | 详情 |
| 热轧卷 | 3.0*1800*C | Q235B | 上海盛钢联供应链管理有限公司 | 宝钢(泉安/津澜) | 0 | 详情 |
| 高线 | Φ20*C | Q355D | 上海北铭高强度钢材有限公司 | 韶钢(川流富锦库) | 5540 | 详情 |
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