国外齿轮钢的发展
  发布时间:2014年11月14日 点击数:

  国外齿轮钢发展是在通用的齿轮钢基础慢慢开发的,由于各国矿产资源和生产情况不同,其齿轮钢合金系也大不相同。德国以Mn-Cr系(16-28MnCr5)、ZF系(Mn-Cr-B)为主,日本的主要是Cr系(SCr415H、SCr420H)、Cr-Mo系(SCM415H、SCM420H、SCM822H),美国以Cr-Ni-Mo系(SAE4320H、SAE8620H、SAE861 SH、SAE8720H)为主、法国齿轮钢的蛀牙品种为Cr-Mo系(20-30CD4),意大利主要为Cr-Ni-Mn系(19CN5)等。不同系列齿轮钢都以碳含量为核心,根据淬透性要求的不同,都有各自的钢种与之对应。近年来齿轮钢在继续保持发挥现有钢种的潜力、不断提高生产效率外,还不断在开发适用面更广、综合性能更好的钢种,比如超低氧齿轮钢、易切削齿轮钢、超细晶粒渗碳钢等。国外比较先进齿轮钢大都具有以下特点:
  1.根据齿轮的使用环境、尺寸形状、大小选择不同的钢号,例如奥迪汽车变速箱的主、从动齿轮就分别选用4221、4129和4125钢号。
  2.淬透性范围窄。普遍为7~8HRC。同一批投料要波动范围在4HRC以内。主要是为了避免齿轮热处理后的变形。D1N17210中的规定远远没有这么严格,淬透性带也要比国内齿轮钢的的规定窄很多。
  3.钢中[S%]控制在0.020~0.035。这是为了满足钢材的切削性能,而国内标准一般指规定了[S%]的上限。
  4.[Si%]要求很严格,要求[Si%]≤0.12。主要为了改善渗碳层组织和性能。严格程度要高于DIN7210(0.15~0.35)和国标(0.17~0.37)。
  5.通过控制钢中[Al%]来控制晶粒度,波动范围为0.020~0.055。国内生产20CrMnTi则是通过添加Ti来达到细化晶粒的目的,但是加Ti会形成难以变形TiN夹杂而缩短接触疲劳寿命。可以用铝控制晶粒度来避免这种缺点。
  6.对钢的纯净度要求高。为了保证钢的纯净度,氧含量通常要求小于15 ppm。主要是为了提高齿轮的疲劳寿命。通常用K法来评定钢中夹杂物。。
  国外齿轮钢生产工艺基本可以分为两种:一种是以日本山阳为代表的双精炼、连铸超纯工艺路线,即EF+LF+RH+CC,可以将钢中T.O控制在10ppm以下,有效的降低了钢中夹杂物总量,是目前世界上最为先进的工艺路线。另一种工艺路线西欧、美国等普遍采用的单精炼工艺路线,这种工艺路线可将钢中T.O降至20ppm以下,氧含量控制不如双精炼,但工艺流程较短是其优点。利用这两种工艺路线,发达工业国家有效的提高了齿轮钢的抗疲劳寿命,淬透性带宽也可以有效的控制在4~7HRC。
  日本山阳的双精炼、连铸工艺为:90t UHP EAF(80MVA)—LF—RH(140t)—CC
  日本大同的生产工艺路线为:70t EAF×4—90t LF×2—70tRH×2-CC。
  对于淬透带宽的控制,主要方法有两种:主元定点控制、压窄各元素实际成分范围。利用内控,控制不同炉次之间的成分波动,并结合连铸工艺可以有效降低元素偏析,将淬透带宽控制在到4~7HRC。

                          ——本文摘自论文文献综述

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