20CrMnTiH齿轮钢质量现状与分析

20CrMnTiH齿轮钢是国内各种工程机械、汽车·等传动齿轮、齿轮轴材料广泛使用的钢种。工艺方面要求化学成分的均匀性,更小的波动性,钢液的高纯净度。

齿轮钢质量现状与分析

电炉钢与转炉钢的实测数据对齿轮钢的质量现状进行描述

对于电炉钢和转炉钢的低倍组织分别统计,两者一般疏松与锭型偏析均为0.5级,远低于 GB/T5216-2004标准的要求,中心疏松波动范围不大,均在可控范围之内,低倍合格率*。

有害元素分析

钢液中S、Р等是易偏析元素,在钢液中的含量和分布形态影响铸坯的中心偏析和中心疏松。上海61金沙总区通过冶炼洁净钢,采用铁水预处理或钢包脱硫等技术,降低钢液中S、P等易偏析元素含量,提高钢水纯净度,可有效防止中心偏析和中心疏松的产生。

由表2可以看出,电炉钢Р含量均值0.017% ,S含量均值0.010% ,转炉钢Р含量均值0.019% ,s含量均值0.010% ,无论是电炉钢或者是转炉钢,其有害元素硫磷控制得比较好。通过降低钢中的S、P含量,能够有效地提高钢水的洁净度,降低钢中夹杂物含量与级别,减少钢材裂纹缺陷,改善钢材的各项性能指标,提高钢材的综合质量。

非金属夹杂和晶粒度

非金属夹杂破坏了钢的连续性,造成了钢的组织不均匀,严重危害钢材质量,降低钢的使用寿命。钢中的非金属夹杂物应尽量少,其氧化物、硫化物的级别不大于3级,二者之和不大于5.5级。统计数据表明(表3):电炉钢与转炉钢非金属夹杂控制在较低级别,其中电炉钢C细、C粗均为О级,夹杂物去除情况良好,这是由于钢包吹氩条件下,钢中固相夹杂物随气泡上浮而去除,采用低强度吹氩并适当延长时间有效的提高钢洁净度,去除细小的夹杂物。

渗碳齿轮钢要求晶粒度不粗于5级,电炉钢与转炉钢均能达到要求,钢材的细晶粒是制品渗碳层晶粒细化的基础。如果渗层晶粒粗大,齿轮在使用过程中容易剥落。原因是粗晶的晶界比细晶的晶界具有更高的碳量,从而更容易形成碳化物。淬火时碳化物不能充分溶解,因而阻碍再结晶和晶粒细化，从而使齿轮剥落的因素增强。

主要化学成分

影响淬透性的因素是很多的,如化学成分、夹杂﹑偏析、奥氏体晶粒度、奥氏体化温度、时间、淬火介质、规格及取样部位等。影响淬透性的主要因素是固溶在奥氏体中的碳含量,与晶粒度大小也有一定关系。

结论

1)齿轮钢总体质量水平控制在较好水平,均能达到GB/T5216- 2004要求。采取炉外精炼技术，使得冶炼时化学成分的精确控制得到了显著进步。上海61金沙总区在钢水冶炼时,通过钢包精炼技术,可进行成分微调,可以将硫磷等有害元素含量控制到较低水平,低倍组织﹑高倍组织质量优良,晶粒度7~8级,均能满足用户使用要求。

2)电炉钢20CrMnTiH 齿轮钢冶炼成分控制稳定,波动范围较小,碳、硅、锰、铬、钛均值(% )分别为0.20,0.22,0.89、1.09,0.066;极差( %)分别为0.02,0. 05、0.04、0.08,0.019,化学成分稳定,J9，J15淬透性带基本控制8HRC。

3)转炉钢20CrMnTiH 齿轮钢冶炼成分控制稳定,波动范围较小,碳、硅、锰、铬、钛均值(%)分别为0.20,0.24,0.92、1.08,0.065;极差(%)分别为0.02,0.04、0.05,0.07,0.018,化学成分稳定,J9，J15淬透性带基本控制8HRC。