铝氮比对轿车用渗碳钢晶粒混晶的影响

       渗碳钢品种繁多，主要应用于工程机械、商用车和轿车等，其中轿车用渗碳齿轮是技术质量要求最高的。齿轮制造过程中，其表面需经渗碳化学热处理，而齿轮渗碳温度高（930℃）、渗碳时间长（3～6h），该条件下奥氏体晶粒长大的倾向明显，易出现晶粒粗大或混晶现象。若齿轮渗碳淬火后出现严重的混晶现象，将导致齿轮淬火变形和开裂倾向增大，同时显著降低齿轮的结构强度，引起应力集中，容易造成齿轮脆性断裂。为此，专门研究了在不同的热处理工艺下，铝含量、氮含量和铝氮比对欧标20MnCr5齿轮钢混晶影响，从而确定了炼钢过程铝和氮含量的合理控制范围，达到了大众汽车公司等欧洲轿车企业对齿轮钢晶粒度的要求。

　　表1  20MnCr5钢的化学成分（wt %）

 

试样	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu	Al	Mo	N
1#	0.18	0.24	1.26	0.012	0.020	1.14	0.01	0.02	0.029	0.008	0.0036
2#	0.18	0.24	1.25	0.012	0.020	1.14	0.01	0.02	0.021	0.002	0.0035
3#	0.18	0.23	1.31	0.014	0.023	1.17	0.02	0.03	0.025	0.005	0.0102
4#	0.19	0.26	1.23	0.014	0.016	1.16	0.01	0.02	0.030	0.003	0.0100

　　　

 

　　采用25-13型自动箱式电阻炉进行模拟渗碳热处理，检测不同铝、氮含量钢材在不同保温时间的奥氏体晶粒度。试样经预磨、抛光后，采用饱和苦味酸水溶液腐蚀以显示奥氏体晶粒度，采用OLYMPUS PMG3金相显微镜依据GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定方法》评定其奥氏体晶粒度。结果表明：