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鈮Nb含量對20CrMnTiH齒輪鋼的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-09-04
研究了不同Nb含量的20CrMnTiH齒輪鋼的奧氏體晶粒長大行為
汽車齒輪是重要的傳動零件，必須滿足其復雜的性能要求。齒輪表面要經過滲碳和淬火處理，以得到硬的表面和韌的心部，最終獲得優異的耐磨性能和疲勞強度。傳統的滲碳過程是在880～930℃之間奧氏體化后進行20h滲碳處理，得到大約2mm的滲碳層厚度。提高滲碳溫度可以增加滲碳層厚度，縮短滲碳時間，從而提高生產效率。但是，滲碳溫度的升高會導致奧氏體晶粒明顯長大。奧氏體晶粒尺寸能夠影響工件表面硬化區及心部的相變行為、微觀組織和力學性能，此外，均勻的晶粒尺寸分布會顯著降低變形的不均勻性。經過二次淬火可降低高溫滲碳對性能的影響，但是降低了生產效率。為簡化工藝，提高生產效率，可使用一次淬火，通過添加Nb、Ti等微合金化元素來阻止高溫滲碳對晶粒粗化的影響。Nb和Ti等元素形成的碳、氮化合物在高溫滲碳的過程中通過阻礙晶界移動可以延緩晶粒長大。
科研人員研究了不同Nb含量的20CrMnTiH齒輪鋼的奧氏體晶粒長大行為。采用光學顯微鏡和透射電鏡分析了試驗鋼分別加熱到950～1200℃奧氏體化保溫1h后的奧氏體晶粒變化和析出情況。結果表明，隨著Nb含量的增加，晶粒粗化溫度不斷提高。保溫時間為1h的情況下，每增加0.03%Nb，晶粒粗化溫度提高50℃；超過晶粒粗化溫度后，含Nb析出相的數量因溶解而大大降低，對晶界的釘扎作用消失，奧氏體晶粒長大。
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