在齒輪鋼領(lǐng)域中，選材和成分設(shè)計(jì)必須考慮淬透性。淬透性一般用淬透性帶寬表示，代表齒輪鋼的技術(shù)、質(zhì)量水平。影響齒輪鋼淬透性的因素有：
1、碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)
碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的大小會(huì)影響鋼的臨界冷卻速度。對于亞共析鋼，臨界冷卻速度隨碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少而增大；碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低會(huì)使淬透性降低。對于過共析鋼，增加碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，會(huì)降低臨界冷卻速度和淬透性。在碳鋼中，共析鋼淬透性最好，臨界冷卻速度最小。
2、合金元素
合金元素中，除鈷以外，幾乎所有合金元素溶于奧氏體后，均能夠降低臨界冷卻速度，促使C曲線右移，使鋼的淬透性提高，所以合金鋼的淬透性往往比碳鋼要好。文獻(xiàn)中對不同合金元素對鋼的臨界速度的影響做了研究并進(jìn)行了總結(jié)。
3、奧氏體化溫度
提高奧氏體化溫度，將使奧氏體晶粒長大、成分均勻，可減少珠光體的生核率，降低鋼的臨界冷卻速度，增加其淬透性。奧氏體晶粒的尺寸對鋼的淬透性也有較大的影響，晶粒尺寸越大，鋼的淬透性越大。粗大的的奧氏體晶粒，使鋼的奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線右移，降低了鋼的臨界冷卻速度，使淬透性增大。
4、鋼中未溶的第二相
鋼中若有氮化物、碳化物或其他非金屬夾雜物未溶入奧氏體中，這些物質(zhì)有可能奧氏體分解的非自發(fā)核心，增大使臨界冷卻速度，使淬透性降低。
鋼的化學(xué)成分都允許在一個(gè)合理范圍內(nèi)波動(dòng)，不同爐次或同一爐次不同試樣的淬透性曲線會(huì)有所不同。即不同鋼樣在同一測量點(diǎn)的所得的硬度值通常是在一個(gè)范圍內(nèi)波動(dòng)，形成一個(gè)淬透性帶。在實(shí)際生產(chǎn)中要求淬透性帶越窄越好，窄淬透性帶的齒輪鋼熱處理后變形量小，齒輪修磨量小、咬合精度高，淬透性愈窄，離散度愈小，愈有利于齒輪的加工及提高其咬合精度。由影響淬透性的因素知，淬透性帶寬的控制，主要決定于化學(xué)成分和化學(xué)成分的均勻性及晶粒度的控制。但由于晶粒大小影響到鋼材的機(jī)械性能，通過增大奧氏體晶粒來提高鋼的淬透性顯然是不合實(shí)際的，而只要努力將它穩(wěn)定在一個(gè)級別就行。所以淬透性帶寬的控制關(guān)鍵決定于在于鋼材化學(xué)成分波動(dòng)范圍和成分的均勻性，尤其是那些對淬透性影響大的元素，例如：C、Cr、Mn。
4）化學(xué)成分控制：
20CrMnTiH齒輪鋼成分中，碳、錳、鉻對淬透性影響較大，碳可使鋼材獲得足夠的強(qiáng)度和硬度，且隨著碳含量增加，可以提高鋼材的淬透性；Mn在主要作用是固溶強(qiáng)化，強(qiáng)烈增加鋼的淬透性，GB/T5216-2004標(biāo)準(zhǔn)指出齒輪鋼通?？梢圆捎貌怀^1.15%的錳含量來彌補(bǔ)碳含量過低造成的強(qiáng)度損失。近些年的研究證明，錳含量不超過2.0%時(shí)，鋼的強(qiáng)度隨著錳含量的增加而提高，且沖擊韌性下降的趨勢非常小，對脆性轉(zhuǎn)變溫度沒有影響，這使在保證齒輪鋼強(qiáng)度的基礎(chǔ)上提高淬透性成為了可能。但錳含量較高時(shí)，會(huì)使鋼晶粒有粗化的傾向；Cr能顯著增加鋼的淬透性，在保持一定強(qiáng)度水平情況下，可以使鋼具有較好的塑性和韌性。因此化學(xué)成分的主要控制思路是壓窄C含量的范圍，Mn、Cr可按中上限控制，Si、Ti應(yīng)按中限控制。控制化學(xué)成分冶金的主要工藝流程是：爐中熔化和成分粗調(diào)—爐外精練成分微調(diào)—真空脫氣—連鑄。實(shí)現(xiàn)微調(diào)的大體步驟是：計(jì)算機(jī)預(yù)報(bào)特定淬透性值的目標(biāo)成分—準(zhǔn)確稱重鋼包中的鋼液重量—鋼液成分的快速測定—計(jì)算機(jī)計(jì)算補(bǔ)加成分和收得率準(zhǔn)確的合金料。
5）化學(xué)成分的均勻性控制：
控制成分均勻性的主要技術(shù)措施是控制鋼液過熱度、嚴(yán)格控制拉坯速度、制定合理的二冷制度、采用合適的電磁攪拌工藝和采用凝固末端動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)。
——本文摘自論文文獻(xiàn)綜述
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