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17Cr2Ni2MoA鋼是一種綜合性能良好的齒輪材料，其熱處理后的力學(xué)性能與熱處理工藝性能與我公司現(xiàn)使用的18Cr2Ni4WA鋼進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比研究。

 

1序 言

 

隨著國(guó)內(nèi)外材料科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)制造業(yè)對(duì)齒輪材料的選用已不局限于國(guó)內(nèi)已有材料，越來越多的企業(yè)引進(jìn)國(guó)外一些綜合性能優(yōu)良的齒輪材料。17Cr2Ni2MoA鋼就是一種力學(xué)性能和工藝性優(yōu)異的國(guó)產(chǎn)滲碳齒輪材料，該材料經(jīng)過滲碳淬火后性能和國(guó)內(nèi)重型機(jī)械廣泛使用的18Cr2Ni4WA鋼齒輪材料相當(dāng)，但其熱處理工藝性更優(yōu)，原材料經(jīng)濟(jì)性更高，相比后者原材料每噸節(jié)約成本0.6萬元左右。但能否最大限度的發(fā)揮17Cr2Ni2MoA鋼的潛在性能，與各個(gè)使用廠家熱處理工藝技術(shù)水平有關(guān)。為了使該材料成功應(yīng)用在齒輪產(chǎn)品中，我公司進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

 

2兩種材料力學(xué)性能試驗(yàn)對(duì)比

 

2.1 化學(xué)成分

 

兩種材料化學(xué)成分見表1。

 

         表1  18Cr2Ni4WA鋼與17Cr2Ni2MoA鋼化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）        （%）

 

 

通過對(duì)比得知，這兩種齒輪材料碳含量接近，均為低碳合金滲碳鋼，可以通過滲碳淬火處理提高齒輪的表面硬度。

 

2.2 兩種材料力學(xué)性能對(duì)比

 

為了研究?jī)煞N材料的力學(xué)性能，我們投產(chǎn)了17Cr2Ni2MoA鋼與18Cr2Ni4WA鋼兩種材料的同尺寸試棒進(jìn)行力學(xué)性能對(duì)比。

 

18Cr2Ni4WA鋼是我公司目前使用的材料，根據(jù)我公司生產(chǎn)工藝，18Cr2Ni4WA鋼試棒采用的制造流程為：鍛后正火+回火→機(jī)加工→滲碳→高溫回火3次→機(jī)加工→調(diào)質(zhì)。

 

由于我公司未使用過17Cr2Ni2MoA材料，在工藝方面參考其他廠家及各種文獻(xiàn)后決定17Cr2Ni2MoA鋼試棒采用的制造流程為：鍛后正火+回火→機(jī)加工→滲碳→高溫回火→機(jī)加工→調(diào)質(zhì)。

 

根據(jù)上述工藝過程熱處理后，將試棒按照標(biāo)準(zhǔn)加工成試樣進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果見表2。

 

表2  兩種材料試樣熱處理后力學(xué)性能

 

 

2.3 試棒力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果分析

 

1）相同尺寸的17Cr2Ni2MoA鋼和18Cr2Ni4WA鋼滲碳調(diào)質(zhì)后，屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度接近。

 

2）17Cr2Ni2MoA鋼相比18Cr2Ni4WA鋼的沖擊韌度稍低。

 

3）17Cr2Ni2MoA鋼相比18Cr2Ni4WA鋼的斷面收縮率稍低，相差5%～7%。

 

4）17Cr2Ni2MoA鋼相比18Cr2Ni4WA鋼的伸長(zhǎng)率稍低，相差6%。

 

5）在本次試驗(yàn)中，對(duì)φ60mm試樣17Cr2Ni2MoA材料因特殊情況未進(jìn)行滲碳后高溫回火處理，對(duì)其后續(xù)整體淬火硬度、強(qiáng)度、沖擊韌度影響不大，但對(duì)伸長(zhǎng)率的影響較大，因此17Cr2Ni2MoA鋼滲碳后進(jìn)行一次高溫回火對(duì)零件整體性能非常重要。

 

3結(jié)果與討論

 

為了研究?jī)煞N材料的熱處理工藝性能，我們投產(chǎn)了17Cr2Ni2MoA鋼與18Cr2Ni4WA鋼兩種材料的同尺寸試樣進(jìn)行對(duì)比。

 

按照現(xiàn)有的18Cr2Ni4WA鋼滲碳工藝，將兩種材料的試樣同生產(chǎn)中的工件一起裝爐，分兩爐同時(shí)進(jìn)行滲碳，滲碳后高溫回火一次，檢驗(yàn)試樣各滲碳結(jié)果，見表3。

 

表3 試樣滲碳結(jié)果

 

 

滲碳后檢驗(yàn)結(jié)果分析：

 

1）碳化物（K）級(jí)別有差異，但差異不大，完全可保證碳化物級(jí)別符合K≤4級(jí)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

 

2）17Cr2Ni2MoA鋼工藝性優(yōu)良，其一次高溫回火后殘留奧氏體基本可降至2級(jí)，可進(jìn)行后續(xù)調(diào)質(zhì)或整體淬火工序；18Cr2Ni4WA鋼一次高溫回火后殘留奧氏體級(jí)別依舊較大，需進(jìn)行2～4次的高溫回火工序，方可降低。

 

3）滲碳層深度有差異，但差異不大。本次試驗(yàn)中，17Cr2Ni2MoA鋼的滲碳層深度稍小于18Cr2Ni4WA鋼。

 

4結(jié)束語

 

17Cr2Ni2MoA鋼與現(xiàn)在使用的18Cr2Ni4WA鋼的力學(xué)性能相差不大，但是工藝性能更好，成本降低，完全可以替代我公司現(xiàn)有的18Cr2Ni4WA鋼。

 

齒輪在采煤機(jī)中為主要零部件，占比較大，17Cr2Ni2MoA鋼的應(yīng)用每年至少為我公司節(jié)約齒輪制造成本300萬元以上，且該材料因?yàn)楣に囆阅軆?yōu)良，滲碳后高溫回火次數(shù)減少，所以可縮短齒輪加工周期，減少齒輪產(chǎn)品變形，進(jìn)一步提高齒輪的熱處理質(zhì)量，降低后續(xù)機(jī)加工成本。