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19CrNi5齒輪鋼法國鋼鐵工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NF滲碳合金鋼化學(xué)成分力學(xué)性能

發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.bt990.com.cn 更新時(shí)間：2015-04-16

19CrNi5齒輪鋼是一種滲碳用鉻鎳鋼，具有高耐磨性和高韌性特點(diǎn)，同時(shí)具有一定的強(qiáng)度，是強(qiáng)韌性結(jié)合較好的鋼種，主要用于制作承受高負(fù)荷的傳動(dòng)齒輪零件。

近年來，我國汽車制造工業(yè)和工業(yè)機(jī)械制造得到了快速發(fā)展。尤其外國汽車制造廠紛紛到中國投資建廠，在這種背景下，加快汽車用鋼的國產(chǎn)化就顯得愈加緊迫。19CrNi5鋼是法國鋼鐵工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（NF）中的一個(gè)滲碳合金鋼，其鋼材要求淬透帶窄，鋼材純凈度高，目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家很難生產(chǎn)達(dá)到依維柯汽車要求的產(chǎn)品，S廠根據(jù)用戶要求進(jìn)行了試制生產(chǎn)。

1? 19CrNi5主要技術(shù)要求

1.1? 化學(xué)成分（％）

C:0.16～0.21，Si:0.15～0.35，Mn: 0.70～1.00，P≤0.030，Cr:0.80～1.20，S:0.020～0.040，Al:0.020～0.050，Ni:0.80～1.20，Mo≤0.10，Cu≤0.30。其他殘余元素均按19CrNi5標(biāo)準(zhǔn)要求控制。

1.2? 鋼材低倍

按GB1979檢驗(yàn)，中心疏松、一般疏松均不能超過2級(jí)，偏析不超過一級(jí)，不得有肉眼可見? 的縮孔、氣泡、夾雜及白點(diǎn)。??????

1.3? 非金屬夾雜物

A細(xì)≤2.0級(jí)，A粗≤2.0級(jí)，B細(xì)≤2.0級(jí)，B粗≤2.0級(jí)，C細(xì)≤2.0級(jí)，C粗≤1.5級(jí)，D細(xì)≤2.0級(jí)，D粗≤1.5級(jí)，球狀?yuàn)A雜物Ds≤1.5級(jí)。??? ???????????????????

1.4? 淬透性

J5＝37～43HRC；J9＝34～40HRC；J15＝27～33HRC。

1.5? 帶狀組織≤2.0級(jí)。

1.6? 力學(xué)性能

試樣經(jīng)875±10℃保溫≥30min，油冷；165±15℃保溫≥60min，靜止空冷后：Rm在1180～1520 MPa，ReL ≥930 MPa，A（%）≥7，Aku≥61.5。

1.7? 晶粒度

奧氏體晶粒度5～8級(jí)。

1.8? 交貨狀態(tài)

熱軋狀態(tài)交貨，且熱頂鍛檢驗(yàn)合格；鋼材表面不得有裂紋、結(jié)疤、折疊及夾雜，如有必須清除。

2?? 試生產(chǎn)工藝路線

高爐鐵水+優(yōu)質(zhì)廢鋼???? 轉(zhuǎn)爐冶煉 ??LF精煉? ???VD精煉??? 弧形連鑄?? ???連軋??? 緩冷? ???精整???? 檢驗(yàn)???? 包裝、標(biāo)識(shí)?? ?稱重?? ?合格品入庫

3? 關(guān)鍵工藝點(diǎn)控制情況

3.1? 化學(xué)成分內(nèi)控要求

C ：0.17～0.20，Si：0.21～0.24，Mn ：0.84～0.85，S： 0.026～0.034，Cr： 0.90～0.91，Ni： 0.85～0.86，Al ：0.026～0.030 ?

冶煉中嚴(yán)禁使用五害元素含量高的廢鋼，入爐原輔材料及鐵合金必須進(jìn)行干燥處理。

3.2? 鋼的氧含量控制

為了防止鋼水過氧化和提高LF的精煉效果，LD冶煉終點(diǎn)碳控制在0.08～0.11%。為了提高LF脫氧效果并減少鋼中夾雜物，使脫氧生成的Al₂O₃充分上浮，在初煉爐出鋼過程加大預(yù)脫氧力度，出鋼過程加FeAl量在3.0～4.0Kg/t。

3.3? 淬透性控制

為了保證鋼的窄淬透性帶寬，將鋼中影響淬透性的主要元素實(shí)行窄成分控制，C：(0.18±0.01)％、Mn：(0.85±0.02)％、Cr：(0.90±0.02)％、Ni：(0.85±0.02)％。為了給LF精煉創(chuàng)造有利條件，初煉爐出鋼過程加強(qiáng)擋渣操作，嚴(yán)格控制下渣量。

3.4? 晶粒度控制

通過VD后喂入適量的Al線，使鋼中Al在0.020以上確保鋼的奧氏體晶粒度滿足用戶要求。同時(shí)為了減少喂Al后Al₂O₃夾雜物增多的問題，連鑄上鋼前保證大于15分鐘的軟吹時(shí)間，促使鋼中Al₂O₃夾雜物充分上浮。

3.5? 白點(diǎn)的控制

為了控制鋼中白點(diǎn)缺陷， Ni提前加入鋼包進(jìn)行烘烤；并保證足夠的VD真空度和真空時(shí)間（67Pa以下保持10分鐘以上），將鋼中H含量控制在2.0PPm以下。

3.6表面裂紋的控制

19CrNi5是包晶鋼，在鋼水凝固過程中容易產(chǎn)生連鑄坯表面裂紋；同時(shí)該類鋼在850～950℃存在低塑性區(qū)，鑄坯在此溫度范圍內(nèi)矯直極易產(chǎn)生裂紋，為此我們首先選用合適的結(jié)晶器保護(hù)渣和結(jié)晶器冷卻水量來改善鑄坯表面質(zhì)量，其次通過適當(dāng)提高拉速和降低二冷配水量來保證鑄坯拉矯溫度≥950℃改善表面裂紋，實(shí)際效果較好。

為了減少鋼材表面裂紋，在控制連鑄坯裂紋的同時(shí)，通過控制連鑄坯在軋鋼加熱爐內(nèi)不同溫度的停留時(shí)間來減少鋼中AlN的析出，進(jìn)一步減少鋼材產(chǎn)生裂紋的幾率。

4? 試驗(yàn)結(jié)果

19CrNi5鋼生產(chǎn)實(shí)際化學(xué)成分、低倍、高倍、力學(xué)性能、淬透性等結(jié)果見表1～5。

表1? 19CrNi5的化學(xué)成分

Table 1? Chemical Composition for 19CrNi5

名稱

平均

0.19

0.23

0.84

0.03

0.91

0.85

0.028

表2??? 低倍組織（級(jí)）

Table 2? Macrostructure(Grade)

項(xiàng)目

中心疏松

一般疏松

一般點(diǎn)狀偏析

邊緣點(diǎn)狀偏析

檢驗(yàn)結(jié)果

1.5

表3? 非金屬夾雜物（級(jí)）

Table 3? Non-metallic inclusion(Grade)

項(xiàng)目

細(xì)系

粗系

細(xì)系

粗系

細(xì)系

粗系

細(xì)系

粗系

檢驗(yàn)結(jié)果

1.5

表4? 力學(xué)性能

Table 4? Mechanical Properties

項(xiàng)目

Rm（MPa）

ReL（MPa）

A（%）

Aku（J）

實(shí)際結(jié)果

1185～1320

960～970

12～14

64～70

表5? 鋼材末端淬透性檢驗(yàn)結(jié)果如下

Table 5? Inspection Result for Steel Product End Quench Hardenability Test

端淬距離

J3（HRC）

J9（HRC）

J15（HRC）

硬度范圍

41~44

32.5~33.8

27.2~28.6

表6? 晶粒度與帶狀

Table 6? Grain Size & Band

名稱

晶粒度

帶狀

檢驗(yàn)結(jié)果

7～7.5

1.5～2

5?????? ?結(jié)語

19CrNi5齒輪鋼是一種滲碳用鉻鎳鋼，具有高耐磨性和高韌性特點(diǎn)，同時(shí)具有一定的強(qiáng)度，是強(qiáng)韌性結(jié)合較好的鋼種，主要用于制作承受高負(fù)荷的傳動(dòng)齒輪零件。S廠采用轉(zhuǎn)爐初煉、LF+VD精煉、連鑄連軋、緩冷生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的該鋼種，通過控制合理的化學(xué)成分以及關(guān)鍵工藝點(diǎn)的重點(diǎn)控制，保證了鋼種的內(nèi)在質(zhì)量，從而使19CrNi5齒輪鋼的各項(xiàng)性能技術(shù)指標(biāo)均滿足了用戶的要求，為今后的批量生產(chǎn)積累了數(shù)據(jù)。

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