鋁氮比對(duì)轎車用滲碳鋼晶?;炀У挠绊?/h1>

  滲碳鋼品種繁多,主要應(yīng)用于工程機(jī)械、商用車和轎車等,其中轎車用滲碳齒輪是技術(shù)質(zhì)量要求最高的。齒輪制造過(guò)程中,其表面需經(jīng)滲碳化學(xué)熱處理,而齒輪滲碳溫度高(930℃)、滲碳時(shí)間長(zhǎng)(3~6h),該條件下奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向明顯,易出現(xiàn)晶粒粗大或混晶現(xiàn)象。若齒輪滲碳淬火后出現(xiàn)嚴(yán)重的混晶現(xiàn)象,將導(dǎo)致齒輪淬火變形和開裂傾向增大,同時(shí)顯著降低齒輪的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,引起應(yīng)力集中,容易造成齒輪脆性斷裂。為此,專門研究了在不同的熱處理工藝下,鋁含量、氮含量和鋁氮比對(duì)歐標(biāo)20MnCr5齒輪鋼混晶影響,從而確定了煉鋼過(guò)程鋁和氮含量的合理控制范圍,達(dá)到了大眾汽車公司等歐洲轎車企業(yè)對(duì)齒輪鋼晶粒度的要求。

  試驗(yàn)用20MnCr5鋼材生產(chǎn)工藝:60t轉(zhuǎn)爐冶煉→LF精煉→VD真空脫氣→連鑄→步進(jìn)式加熱爐加熱→連軋機(jī)組軋制。選取生產(chǎn)中鋁、氮含量不同的20MnCr5鋼材4爐。采用ARL-4460火花直讀光譜儀分析鋼材的化學(xué)成分,結(jié)果如表1所示,其化學(xué)成分(wt%)符合20MnCr5齒輪鋼的技術(shù)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型自動(dòng)箱式電阻爐進(jìn)行模擬滲碳熱處理,檢測(cè)不同鋁、氮含量鋼材在不同保溫時(shí)間的奧氏體晶粒度。試樣經(jīng)預(yù)磨、拋光后,采用飽和苦味酸水溶液腐蝕以顯示奧氏體晶粒度,采用OLYMPUS PMG3金相顯微鏡依據(jù)GB/T6394-2002《金屬平均晶粒度測(cè)定方法》評(píng)定其奧氏體晶粒度。結(jié)果表明:

  (1)轎車用20MnCr5滲碳鋼中的鋁含量≥0.020%時(shí),氮含量偏低是導(dǎo)致其在滲碳溫度發(fā)生混晶的主要原因。
 ?。?)轎車用20MnCr5滲碳鋼中的鋁含量≥0.025%且[Al]/[N]≥3時(shí),能夠保證在930℃保溫6h的熱處理工藝下不發(fā)生混晶現(xiàn)象。