浅析20CrMnTi渗碳齿轮钢的淬透性.pdf

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1、综合研究◆ZongheYanjiu浅析20CrMnTi渗碳齿轮钢的淬透性程雷陈清（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西宝鸡722409）摘要：淬透性是齿轮钢的重要特性，钢材淬透性的稳定与否对钢件热处理后变形影响很大。因此研究分析齿轮钢的淬透性具有重要的实际意义。现通过理论分析和实验，探讨了20CrMnTi渗碳齿轮钢成分对于淬透性的影响。关键词：20CrMnTi；齿轮钢；淬透性；影响伴随汽车工业的发展，汽车材料的需求也正日渐增长，同时对用较复杂，对淬透性影响可从2个方面解释：（1）Ti固溶于基体，可质量的要求也愈加严格。

2、汽车工业使用的优质钢材中，齿轮钢占据提高钢淬透性；（2）Ti形成难溶粒子，从而控制晶粒度，淬火时为超过17%。目前对于齿轮钢的生产，需要加快齿轮钢国产进度，而新相形成提供形核质点位置，从而降低钢淬透性，此外Ti与C结且对尚未突破其地位的20CrMnTi齿轮钢，需要不断提高质量。衡合成TiC，降低了钢的淬透性。量齿轮钢质量水平的指标包括淬透性、晶粒度和纯洁度。其中淬透45J940性的特征尤为重要，它取决于过冷奥氏体稳定性大小。齿轮钢淬透C40J15J9RC36J15HR性是否稳定直接影响钢件经过热处理后的变形，所以齿

3、轮钢对于/35H/度硬30度32淬透性带宽有非常高的要求，淬透性带越窄、离散度越小越有利于硬淬端25淬28齿轮加工和提高啮合精度。因此，本文结合实际对20CrMnTi渗碳端2024齿轮钢的淬透性进行分析，研究和探讨了齿轮钢淬透性特点以及0.170.180.190.20.210.220.230.040.050.060.070.080.090.1w（C）/%w（Ti）/%影响因素。图1C含量对淬透性的影响图2Ti含量对淬透性的影响120CrMnTi渗碳齿轮钢淬透性的影响因素3回归结果淬透性指的是在淬火时钢材能够得到的淬

4、硬层深度。在因为除了C、Cr、Mn、Ti4种元素外，其他元素的含量相对偏GB5216—85中规定了20CrMnTi齿轮钢的淬透性以J9、J15表示。低，相对作用也不是很大，所以只以此4种元素同淬透性进行回归也就是说，以距离端淬面9mm和15mm两点洛氏硬度值来表示分析。20CrMnTi齿轮钢的淬透性。20CrMnTi渗碳齿轮钢淬透性带宽受（1）选取数据。随机选取2种不同冶炼工艺的20CrMnTi齿轮化学成分、晶粒度、纯洁度、检验因素和取样部位等不同因素的影钢各120炉数据进行回归处理。工艺1为电弧炉单炼钢，工艺2为

5、响。其中化学成分作用最明显，包括冶炼中各种元素化学成分搭配30t偏心底出锅加LF精炼钢。分析实验可知，2种不同工艺生产组合、残余元素含量、成分的窄范围控制等。的20CrMnTi齿轮钢成分区间大致相同。但是工艺2成分波动范20CrMnTi渗碳齿轮钢属亚共析合金结构钢，它的主要成分包围比较小。因此可使用工艺2把成分控制在比较窄的区间范围内，括C、Cr、Mn、Ti等化学元素。C对淬透性和淬硬性都有明显的提以达到生产窄淬透带20CrMnTi齿轮钢的目的。高作用，Mn、Cr增加过冷奥氏体稳定性，抑制珠光体的转变，进而（2）回

6、归方程的建立和结果。对于同种钢，成分和性能波动都在提高钢淬透性。Ti本身提高淬透性，但是Ti和C相结合形成的相对较小的范围内，所以可以认为它符合线性关系。以数理统计理论TiC熔点很高，在钢材料中以细小质点形式存在，在淬火过程中为为基础，建立四元线性回归数学模型Y=a+b1x1+b2x2+b3x3+b4x4。珠光体形核提供核心，细化晶粒，降低奥氏体有效含量。因此Ti对取工艺1，工艺2样本各120个，经过计算机线性回归处理得到结淬透性是起到降低作用的。果：2成分变化对于淬透性影响实验1）工艺1，电弧炉单炼工艺冶炼的20

7、CrMnTi齿轮钢回归方程通过多次对于20CrMnTi渗碳齿轮钢现场的跟踪实验，研究为：了在保证其他元素含量基本恒定情况下，某些元素量的变化引发J9=71.56C+17.78Mn+10.05Cr-47.21Ti-7.42（1）的淬透性变化。齿轮钢中C含量对淬透性的影响如图1所示，其显著性检验F=11.30；剩余标准差S=3.03；相关系数R=0.531。中w（C）代表了C元素的质量分数波动范围。2）工艺2，30t偏心底出锅加LF精炼工艺冶炼的20CrMnTi齿如图1所示的结果，淬透性随钢材料中C含量的增加而变大。轮

8、钢回归方程为：因为伴随奥氏体中C含量增加，大大降低了钢材料临界冷却温度，J9=159.37C+9.89Mn+11.36Cr-2.73Ti-16.60（2）使得钢材料临界直径D1增大，明显提高了钢材料的淬透性。显著性检验F=25.55；剩余标准差S=3.11；相关系数R=0.686。通过试验分析研究Mn、Cr、Si、Ti等元素含量的变化对淬透性使用显著性水平a