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鋁氮比對轎車用滲碳鋼歐標20MnCr5齒輪鋼（化學成分）晶粒混晶的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-07-16
專門研究了在不同的熱處理工藝下，鋁含量、氮含量和鋁氮比對歐標20MnCr5齒輪鋼混晶影響，從而確定了煉鋼過程鋁和氮含量的合理控制范圍，達到了大眾汽車公司等歐洲轎車企業對齒輪鋼晶粒度的要求。
??? 滲碳鋼品種繁多，主要應用于工程機械、商用車和轎車等，其中轎車用滲碳齒輪是技術質量要求最高的。齒輪制造過程中，其表面需經滲碳化學熱處理，而齒輪滲碳溫度高（930℃）、滲碳時間長（3～6h），該條件下奧氏體晶粒長大的傾向明顯，易出現晶粒粗大或混晶現象。若齒輪滲碳淬火后出現嚴重的混晶現象，將導致齒輪淬火變形和開裂傾向增大，同時顯著降低齒輪的結構強度，引起應力集中，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、氮含量和鋁氮比對歐標20MnCr5齒輪鋼混晶影響，從而確定了煉鋼過程鋁和氮含量的合理控制范圍，達到了大眾汽車公司等歐洲轎車企業對齒輪鋼晶粒度的要求。
試驗用20MnCr5鋼材生產工藝：60t轉爐冶煉→LF精煉→VD真空脫氣→連鑄→步進式加熱爐加熱→連軋機組軋制。選取生產中鋁、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成分，結果如表1所示，其化學成分（wt%）符合20MnCr5齒輪鋼的技術要求：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鋼的化學成分（wt?%）
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試樣
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C
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Si
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Mn
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P
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S
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Cr
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Ni
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Cu
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Al
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Mo
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N
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1#
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0.18
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0.24
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1.26
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0.012
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0.020
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1.14
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0.01
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0.02
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0.029
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0.008
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0.0036
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2#
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0.18
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0.24
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1.25
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0.012
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0.020
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1.14
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0.01
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0.02
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0.021
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0.002
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0.0035
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3#
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0.18
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0.23
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1.31
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0.014
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0.023
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1.17
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0.02
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0.03
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0.025
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0.005
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0.0102
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4#
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0.19
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0.26
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1.23
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0.014
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0.016
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1.16
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0.01
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0.02
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0.030
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0.003
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0.0100
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?
采用25-13型自動箱式電阻爐進行模擬滲碳熱處理，檢測不同鋁、氮含量鋼材在不同保溫時間的奧氏體晶粒度。試樣經預磨、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GB/T6394-2002《金屬平均晶粒度測定方法》評定其奧氏體晶粒度。結果表明：
（1）轎車用20MnCr5滲碳鋼中的鋁含量≥0.020%時，氮含量偏低是導致其在滲碳溫度發生混晶的主要原因。
????（2）轎車用20MnCr5滲碳鋼中的鋁含量≥0.025%且[Al]/[N]≥3時，能夠保證在930℃保溫6h的熱處理工藝下不發生混晶現象。
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