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神戶制鋼純鐵系軟磁材料ELCH2、ELCH2S與耐凹坑性優(yōu)良齒輪鋼SCM418H、SCM420H化學(xué)成分
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時(shí)間：2014-05-08
神戶制鋼純鐵系軟磁材料ELCH2、ELCH2S化學(xué)成分與耐凹坑性優(yōu)良齒輪鋼SCM418H、SCM420H化學(xué)成分
????1、神戶制鋼所的純鐵系軟磁材料ELCH2、ELCH2S
為了提高汽車的安全性和舒適性并降低燃耗，車上多采用電子控制AT、電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置、防振破壞系統(tǒng)等電子電磁控制部件。在采用電磁力的部件上，為了提高對(duì)控制信號(hào)的應(yīng)答性和能源利用效率，在產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈中裝入了鐵芯材。原來(lái)多使用含碳0.10%左右的低C鋼。然而近幾年由于電磁控制技術(shù)的進(jìn)步，要求各部件進(jìn)一步高性能化并減少電耗。作為可滿足這些要求的鋼材，以下介紹神戶制鋼所開(kāi)發(fā)的純鐵系列軟磁材料。
1.1特點(diǎn)
除了材料的磁矩大小之外，軟磁材料的磁特性也由其晶粒尺寸和析出物等金相組織因子所左右。特別是在多晶體的磁特性方面，因晶界和析出物變成了阻止磁疇壁移動(dòng)的場(chǎng)所，成為降低磁特性的原因。
因此，決定從以下觀點(diǎn)提高ELCH2系列產(chǎn)品的磁特性：
◆降低鋼中C含量，使之成為高純鐵素體單相組織而增大磁矩。
◆減少鋼中Al、N含量以降低晶界面積，從而減小磁疇壁移動(dòng)阻力。
◆減低鋼中Si含量并實(shí)現(xiàn)Mn含量最佳化。提高鋼的冷鍛性、增大S含量以提高鋼的切削性能，從而改善鋼的加工性，以提高部件生產(chǎn)率并降低生產(chǎn)成本。
結(jié)果是ELCH2系列產(chǎn)品具有優(yōu)良磁特性，并兼具良好冷鍛性和易切削性。其代表成分如表1所示。
表1：純鐵系軟磁材料開(kāi)發(fā)鋼的成分
%
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性能
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鋼種
|
C
|
Si
|
Mn
|
P
|
S
|
|
磁特性優(yōu)先組
|
ELCH2
|
0.005
|
0.004
|
0.25
|
0.009
|
0.008
|
|
切削性改善型
|
ELCH2S
|
0.005
|
0.004
|
0.26
|
0.010
|
0.025
|
|
JISSUY
|
0.03以下
|
0.2以下
|
0.5以下
|
0.03以下
|
0.03以下
|
|
1.2用途
ELCH2系列產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了電磁控制部件的高性能化和高功能化，是能降低生產(chǎn)成本的軟磁材料。至今為止，首先是將之用作油壓控制螺線管的鐵芯材料，也作為電磁離合器使用，為降低電耗并提高部件生產(chǎn)率作出了大的貢獻(xiàn)。
伴隨HEV和EV等新能源汽車的普及，新的電磁控制部件的開(kāi)發(fā)和使用范圍將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，向市場(chǎng)提供省電并降低生產(chǎn)成本的該類產(chǎn)品可以為降低環(huán)境負(fù)荷作出貢獻(xiàn)。
2、神戶制鋼所開(kāi)發(fā)耐凹坑性優(yōu)良的齒輪鋼KSCM418H
為降低汽車燃耗而進(jìn)行的各種部件的輕量化已取得顯著進(jìn)步。然而，變速箱齒輪由于采用高強(qiáng)度鋼材而實(shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)矩化和小型化，從而進(jìn)一步增大了齒輪負(fù)荷。利用噴丸硬化技術(shù)和降低鋼中雜質(zhì)物含量雖可極大提高齒根強(qiáng)度，但高強(qiáng)度齒輪的損壞形態(tài)正持續(xù)轉(zhuǎn)向齒面磨損、剝離，特別是斷裂面的剝離損壞正在成為重要課題。
為了開(kāi)發(fā)耐剝離壽命優(yōu)良的齒輪而著眼于滲C-N處理，以最大限度發(fā)揮表面硬化的作用。以下概要介紹開(kāi)發(fā)齒輪鋼的特征和特性。
2.1特征
凹坑損壞由龜裂及其擴(kuò)展構(gòu)成，主要受到表面硬度、光潔度和潤(rùn)滑狀態(tài)等的影響。特別是汽車用變速箱齒輪處于苛刻使用環(huán)境下，即使有油潤(rùn)滑的齒面溫度也會(huì)升高至300℃，鋼材軟化就會(huì)惡化齒輪表面耐凹坑性。
齒輪表面硬化處理廣泛采用在高溫下將丙烷和丁烷擴(kuò)散至表層的工藝。另一方面，滲C-N化處理則是用氨氣等含N氣體向表面滲N以生成N化物，從而增大鋼的回火軟化阻力。
由于KSCM418H采用了高濃度滲C和滲C-N化技術(shù)，一方面抵制了因不完全淬火組織生成引起的凹坑壽命下降，另一方面將硬質(zhì)的C化物、N化物細(xì)微分散，從而大幅度提高了凹坑壽命。
2.2特性
由于增加了Si、Cr含量，在提高回火軟化阻力的同時(shí)，還抵制了因加Mo所產(chǎn)生的不完全淬火組織。如此設(shè)計(jì)成分的鋼材，其耐凹坑壽命要比一般齒輪用鋼JIS滲C鋼SCM420H高出10倍以上。此開(kāi)發(fā)鋼可用于需有優(yōu)良耐凹坑性的滑動(dòng)部件，如齒輪和轉(zhuǎn)動(dòng)軸等。開(kāi)發(fā)鋼的代表性化學(xué)成分如表2所示。
表2：齒輪用開(kāi)發(fā)鋼的成分
|
鋼種
|
化學(xué)成分，%
|
備注
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||||
|
C
|
SI
|
Mn
|
Cr
|
Mo
|
||
|
SCM418H
|
0.18
|
0.50
|
0.45
|
1.40
|
0.40
|
開(kāi)發(fā)鋼
|
|
SCM420H
|
0.20
|
0.20
|
0.75
|
1.00
|
0.15
|
JIS
|
|
對(duì)成分的調(diào)整方案
|
?
|
提高軟化抗力
|
?
|
析出硬化
|
抵制不完全淬火造成硬度下降
|
?
|
?
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