18CrMnB齿轮钢棒材中硬质点相成因探索
发布时间:2015-01-05 06:41
作者:互联网
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多年来,中国
汽车用
齿轮钢一直以
20CrMnTiH型为主。该
钢种由于Ti含量较高,浇铸时不但容易发生
水口堵塞,而且容易产生大块不易变形的TiN夹杂。残留在
钢材中的TiN将会成为
疲劳源,降低后续
齿轮产品使用时的疲劳寿命。然而,
20CrMnTi在中国中型
载荷汽车齿轮行业中仍是使用普遍的钢种,其主要原因为:1)该钢种含有国内富有的
合金元素Cr和Mn,
成本可控性强;2)在冶炼时Ti含量和TiN夹杂形态容易
控制,
渗碳时晶粒长大倾向小,渗
碳后可直接
淬火;3)经多年理论和实践的摸索、攻关,该钢种从
生产至应用的
工艺技术都比较成熟。近年来,随着中国小型乘用车工业的发展,许多汽车齿轮
生产线分别从德、日、美、意、法等国引进,现在已能批量生产综合性能更好的新型齿轮钢,如Cr-Mo系、Mn-Cr系、Mn-Cr-B系、Cr-Ni-Mn系、Cr-Ni-Mo系、Cr系等钢种。但在新钢种的开发过程中。不时发现
热轧棒材中存在硬质点相,不仅影响其加工性能,还将会影响产品的使用寿命。研究人员以
南钢生产的18CrMnB钢为例,对棒材中硬质点的成分、特性和成因等进行了试验研究,以期为解决新型Mn-Cr-B系齿轮钢的工艺问题提供理论指导。目前,南钢生产的齿轮钢主要有20CrMnTi、20CrMo、20MnCr5、SAE8620、18CrMnB等,其中18CrMnB主要生产工艺
流程为:100t超高
功率电弧炉→95tLF精炼炉→95tVD
真空炉→3机3流大
方坯连铸机→棒材。相关研究表明,
钢材产生硬质点的主要原因一般为:1)由于区域内存在有高
硬度的
非金属夹杂物;2)区域内组织出现异常。18CrMnB齿轮钢的目标控制组织为
铁素体+
珠光体,如果在轧制过程中温度控制不当导致魏氏体等异常组织出现,或局部区域珠光体过度发达,均将导致局部区域硬度增加。为了分析出硬质相出现的可能原因,进行了相关试验研究,具体试验方案为:通过
金相观察硬质点和非硬质点区域的夹杂物情况,并对其进行EDS分析,以确定具体成分;将试样
腐蚀后观察其显微结构,比较硬质点和非硬质点区域的组织特征与差异。研究结果表明: (1)棒材中的硬质点相为顶渣带入的各种氧化物夹杂,其中大块夹杂为高
熔点复合氧化物,
分散夹杂或为后续
热轧过程中夹杂物
破碎后,随基体变形的产物。 (2)硬质点区域和非硬质点区域的基体组织均为
铁素体+珠光体,未见其他异常组织。棒材表层与中心区域的珠光体尺度有明显差别,这与热轧棒材温度分布与轧制变形量差异有关,不是形成加工硬相的原因。(余冶)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。