锻件其他用材——细晶强化高强韧性齿轮钢锻件

2024-04-07 16:17:30 山西中重重工 0

  锻件齿轮钢疲劳强度与奥氏体晶粒尺 寸近似存在Hall-Petch关系,细化奥氏体晶粒可提高疲劳强度。细化奥氏体晶粒度的方法包括低温渗碳、渗碳后二次淬火以及添加NbTiV微合金化。20Cr MoH和经过TiNb复合微合金化的20CrMo H,经历930 ℃气体渗碳7h,扩散0.5h后,有效硬化层深度分别为1.0mm1.2mm,渗层晶粒度分别为7.2级和10.5级,而旋转弯曲疲劳强度分别为995MPa1230MPaTiNb微合金细晶强化使得20CrMoH疲劳强度提高了23.6%

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  弹簧钢的使用主要参照材料的弯曲疲劳极限、松弛稳定性、腐蚀疲劳敏感性、延迟断裂倾向等因素。此外,表面完整性、脱碳层深度、纯净度、晶粒度等因素对弯曲疲劳强度有显著影响,需要据此对弹簧钢进行质量分等。弹簧钢的高强度化和高品质化是提高弹簧的设计应力水平,实现轻量化的必要条件。目前,汽车悬架系统螺旋悬架弹簧的扭转疲劳设计应力水平最高达1200MPa~1300 MPa,使用状态硬度达51HRC~53HRC;变截面钢板弹簧的弯曲疲劳设计极限应力水平也从之前的850MPa~950MPa1000MPa~1 100MPa范围提升,从而使弹簧质量减轻25%以上。几乎所有强度等级高于1650MPa的高性能弹簧钢都经过微合金化,乘用车螺旋弹簧常用的1650MPa51CrV4牌号钢需要添加0.2%以下的V来细化晶粒,提高回火稳定性和降低脱碳倾向。如日本神户钢铁的UHS1900UHS2000,大同制钢的ND120SND250S等钢种,都进行了VTiNbMoB的微合金化,弥补了因碳含量降低至0.40%带来的松弛稳定性不足,以及解决了晶界强度低于晶内强度导致的韧性下降等问题;尤其B的微合金化对弹簧钢韧性和Ti微合金化对弹簧钢的耐蚀性和延迟断裂抗力的贡 

  高强度冷镦钢锻件的微合金化冷镦钢的微合金化改造出于两个目的:改善材料的冷锻工艺性能,开发简化退火或免退火冷镦钢;提高材料的延迟断裂抗力,开发13.9级或更高强度等级螺栓用钢。

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  碳含量低于0.22%的碳素冷镦钢,如ML20ML15等,在冷拔冷镦前,不需要软化退火或球化退火,已经属于免退火冷镦钢,然而这些低碳冷镦钢锻件淬透性和回火稳定性均较低,只能满足6.8级以下紧固件的生产。普通高强度冷镦钢锻件一般要经历退火酸洗(剥壳)磷化皂化冷拔冷镦调质等工序,退火工序的目的在于通过珠光体球化,降低材料硬度,提高材料塑性。但此工序同时也带来较大的能量消耗和材料氧化脱碳损耗。高强度免退火冷镦钢得以开发应用,取得了良好的经济和环境效益。目 前有两类高强度免退火冷镦钢。其化学:0.21%C-0.08%Si-0.85%Mn-0.1%Cr-0.0025%B,通过低碳、低硅获得较低的珠光体含量和铁素体硬度以提高塑性,添加微量B以提高材料淬透性,控制MnCr含量保证回火稳定性。此类钢热轧状态的交货状态硬度低于85HRB,断面收缩率达到55%,满足冷拔和冷镦工艺要求。该钢种适用于8.8级螺栓,适当增加CMnCr含量可以满足9.8级和10.9级螺栓性能要求。另一类高强度免退火冷镦钢是以普通的ML35ML40Cr为基础钢,降低MnCr含量,增加微量B以弥补淬透性不足,增加微量Ti含量,高Al/N比,以细化晶粒,运用控轧控冷(热机械轧制)技术生产。