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国内齿轮钢生产难点

2020-05-25

  现在齿轮钢生产工艺在不断进步,但国内钢铁企业在生产齿轮钢时仍存在不少难点,下面来看看有哪些齿轮钢生产难点吧。

  1化学元素控制困难

  1)Si元素控制。齿轮钢生产全程SiC元素控制较困难,特别是Si元素控制难度较大,在冶炼过程中含量波动范围较大。冶炼中脱OSi元素控制不良,不仅会造成成品钢中硅元素含量过高,而目脱氧剂使用种类增多,给钢材质量带来不良影响。因此在满足标准范围的前提下不能将Si配得太高,否则会影响钢材的纯净度。

  2)S元素控制。MnCr系列齿轮钢要求成品[%S]的范围为0.020~0.035,在生产中一般在VD阶段加入块状FeS或采用喂FeS线的方法调整S元素的含量。但由于FeSS元素含量较高,且S收得率并不是稳定,这就使成品中S的控制困难,含量波动较大。S在钢中是形成夹杂物的一种主要元素,容易与作为齿轮钢主要元素的Mn形成MnS夹杂,影响钢材抗疲劳性能。

  3)C元素控制。C是影响齿轮钢淬透性的最重要元素,但由于齿轮钢种碳含量要求低、成分波动要求要窄,钢水很容易发生过氧化,造成成品C偏低,使钢材的淬透性降低。

  4)Al元素控制。齿轮钢可以通过添加AlTiNb等有细化晶粒作用的元素来进行晶粒的细化,然而如果Ti含量过高,容易形成粗大的TiN夹杂,此中夹杂有棱角且不易变形,会降低钢材疲劳寿命。齿轮钢可以通过添加Al来细化晶粒,Al的脱氧效果比较强,很难控制钢中酸溶铝可以进一步降低钢中的[O],防止钢液二次氧化,Al的加入量不足,起到的作用不足,但若Al加入过量,在浇注时若发生二次氧化,Al会继续脱氧产生残余氧化物,达不到精炼效果,严重时还可能堵塞水口。一般情况下是以喂铝线的方式调整钢中Al含量,但Al线收得率不稳定。

  5)O含量控制。钢中氧含量偏高造成齿轮钢质量差的根本原因。朱蕴策通过研究发现,若20MnCr5钢中ω[O]28ppm降低至18ppm时,齿轮钢抗触疲劳强度可提高27%;ω[O]45ppm降至220ppm,抗触疲劳强度可提高47%

  2、夹杂物的控制

  钢中Ti的存在会增加钢液粘度;冶炼过程中使用铝铁脱氧产生的不变形的Al2O3夹杂,在浇注过程容易堵塞水口,引发水口结瘤,使连铸生产不能正常进行。国产齿轮钢中的硫化物虽然在钢中分布比较均匀,但其形状为细长条状且两头尖,而国外齿轮钢中控制硫化物一般为短粗形。细长状硫化物易产生应力集中,降低齿轮钢疲劳性能。在机械加工时,细长状硫化物会形成长金属屑,缠绕工具,影响加工性能。

  3、淬透性达标率

  齿轮钢的淬透性带宽要求窄,德国MnCr系列齿轮钢对淬透性带宽的要求是不能大于6HRC,同一批钢材硬度值波动不大于4HRCGB/ T5216-2004标准带宽要求比较宽松,为12HRC,目前国产的波动范围一般在8~12HRC,甚至更大。淬透性的稳定与否对齿轮热处理后变形量的影响很大,淬透性带宽度愈窄,离散度愈小,愈有利于齿轮的加工及提高其啮合精度

  4、带状组织

  带状组织的出现使材料的纵向、横向的力学性能发生很大差异,力学性能出现明显的方向性,一般情况下纵向抗拉强度提高,断面收缩率、伸长率较好,而横向抗拉强度降低,明显的就是伸长率和断面收缩率,随着带状组织的加重,各向异性会更加恶化。带状组织是很难消除的,MnCr系齿轮钢要求带状组织不能大于2级。减少成分的偏析是解决带状组织的根本方法。

 

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