浅析20CrMnTi渗碳齿轮钢的淬透性

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。

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浅析 2 CMn i 0 r T渗碳齿轮钢的淬透性程雷陈清(西法士特齿轮有限责任公司，西宝鸡 7 2 O)陕陕 2 49

摘

要：淬透性是齿轮钢的重要特性，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钢

际意义。现通过理论分析和实验，探讨了 2 CMn i 0 r T渗碳齿轮钢成分对于淬透性的影响。关键词： 0 Mn i齿轮钢；透性；响 2Cr T;淬影

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，淬透性影响可从 2方面解释： 1T固溶于基体，对个 () i可质量的要求也愈加严格。车工业使用的优质钢材中，汽齿轮钢占据提高钢淬透性； 2 T形成难溶粒子，而控制晶粒度，火时为 () i从淬超过 l%。目前对于齿轮钢的生产， 7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，外 T与 c结此 i且对尚未突破其地位的 2 C Mn i 0 r T齿轮钢，需要不断提高质量。衡合成 TC, i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。中淬透其性的特征尤为重要，它取决于过冷奥氏体稳定性大小。齿轮钢淬透

性是否稳定直接影响钢件经过热处理后的变形，所以齿轮钢对于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齿轮加工和提高啮合精度。因此，本文结合实际对 2C Mn i 0 r T渗碳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影响因素。w‘/ c)%"【/ 1 )%

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图 1 C含量对淬透性的影响

图2 i T含量对淬透性的影响

1 2 c Mn j碳齿轮钢淬透性的影响因素 0 T渗淬透性指的是在淬火时钢材能够得到的淬硬层深度。在G 5 1—8 B 2 6 5中规定了 2 C Mn i O r T齿轮钢的淬透性以 J、l表示。 9J5

3回归结果 因为除了 c C、、i、 rMn T 4种元素外，其他元素的含量相对偏低，对作用也不是很大，以只以此 4种元素同淬透性进行回归相所分析。

也就是说，以距

离端淬面 9Tl和 1 nn两点洛氏硬度值来表示 Il I l 5l l2C 0 i齿轮钢的淬透性。2 C Mn i碳齿轮钢淬透性带宽受 0r T渗化学成分、晶粒度、洁度、验因素和取样部位等不同因素的影纯检响。中化学成分作用最明显，括冶炼中各种元素化学成分搭配其包组合、余元素含量、分的窄范围控制等。残成 2 C MI渗碳齿轮钢属亚共析合金结构钢，的主要成分包 or 它括 C C、、i、 rMn T等化学元素。c对淬透性和淬硬性都有明显的提高作用，、 r加过冷奥氏体稳定性，制珠光体的转变，而 Mn C增抑进

() 1选取数据。随机选取 2不同冶炼工艺的 2C Mn i种 0 r T齿轮钢各 10数据进行回归处理。 2炉工艺 1电弧炉单炼钢，为工艺 2为 3t 0偏心底出锅加 L F精炼钢。分析实验可知，种不同工艺生产 2的 2 C Mn i 0 r T齿轮钢成分区间大致相同。但是工艺 2成分波动范

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，以达到生产窄淬透带 2 C Mn i 0 r T齿轮钢的目的。

提高钢淬透性。T本身提高淬透性，但是 T和 c相结合形成的 i i

() 2回归方程的建立和结果。对于同种钢，成分和性能波动都在相对较小的范围内，以可以认为它符合线性关系。所以数理统计理论为基础，建立四元线性回归数学模型 Y ab x+ 22b x+4 4=+ llbx+ 33bx。取工艺 1工艺 2样本各 10,过计算机线性回归处理得到结， 2个经果：

TC熔点很高， i在钢材料中以细小质点形式存在，淬火过程中为在珠光体形核提供核心，细化晶粒，降低奥氏体有效含量。因此 T对 i

淬透性是起到降低作用的。

2成分变化对于淬透性影响实验了在保证其他元素含量基本恒定情况下，某些元素量的变化弓发 I的淬透性变化。齿轮钢中 C含量对淬透性的影响如图 1示，所其中 ( )表了 c元素的质量分数波动范围。 C代

1工艺 l电弧炉单炼工艺冶炼的 2C Mn i轮钢回归方程 ), 0r T齿J= 15 C 77 Mh O0 Cr 4 .1 .。2 9 7 6+1 .8 1 .5 - 72 Ti74 () 1

通过多次对于 2 C Mn i 0 r T渗碳齿轮钢现场的跟踪实验，研究为：

显著性检验 F I.;余标准差 S3 3相关系数 R 0 3。= 3剩 10=.; 0=. 1 5

2工艺 2 3t心底出锅加 L ),0偏 F精炼工艺冶炼的 2c Mn i O r T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， J= 93 C+ .9+l,6 r 2 7 T一 .0 9 l .7 98 Mn 3 C - 3 i 1 6 5 1 6 () 2使得钢材料临界直径 D增大，,明显提高了钢材料的淬透性。通过试验分析研究 Mn C、 iT等元素含量的变化对淬透性、 rS、 i

显著性检验 F 2 .:余标准差 S31;关系数 R 0 8。=5 5剩 5= .l相= . 6 6

使用显著性水平 a l%,= O方程 () () F检验都大于 1 3 1、2的 ., 4的影响。Mn S、 r、 i对淬透性的影响同 c的影响规律相同， C随着元所以方程 () ()实呈现线性关系，程成立。 1、2确方 素含量增加，淬透性相应增加。分析原因有：1Mn增加奥氏体稳 () 4结果分析定性，提高钢淬透性；2 S、r ()iC能起到降低钢临界冷却速度的作

用，得淬透性增大。 i使 T对淬透性影响有所不同， i素含量变化 T元数波动范围。

从回归方程得知，用电弧炉单炼工艺 9%的可信度下 J带使 5 9 L炼工艺 9%的可信度下 J宽是 1 .H C, F精 5 9带 2 R波动范围 l~ 2 3

对淬透值的影响如图 2所示，中”(i代表了 T元素的质量分宽是 1.H C,动范围 2￣4 R使用 2 0偏心底出锅加其 T) i 1 R波 9 9 1 C; H 3t从图 2中可以看出， T含量升高，随 i淬透性变化不是简单的 4 R 3 C。通过寻找各元素对淬透性影响大小得知 2 C Mn i H 0 r T齿轮

线性关系， (i在约 0 7 T) .%时， 0淬透性最高，以此点为界，i量钢电弧炉单炼工艺各元素对 J T含 9的贡献从大到小依次是 C MnT、、、i 增加或减少，淬透性都在减小。为 T在 2CMn i轮钢中的作 c,中 T与 J因 i

0r T齿 r其 i 9负相关。 0偏心底出锅加 L精炼工艺各元素对 3t F