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1、鈮微合金在齒輪鋼中的應用研究王文軍中信微合金化技術(shù)中心報告題目1.齒輪鋼發(fā)展現(xiàn)狀和方向2.鈮微合金在鋼中的作用3.鈮微合化齒輪鋼的研究進展4.結(jié)論11.齒輪鋼發(fā)展現(xiàn)狀和方向齒輪鋼主要用于汽車（70%）和機械船舶行業(yè)（30%），隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，齒輪鋼產(chǎn)量也呈現(xiàn)了穩(wěn)步的增長。350300250200150齒輪鋼產(chǎn)量，萬噸10050050100150200250300汽車產(chǎn)量，千輛1.齒輪鋼發(fā)展現(xiàn)狀和方向?我國是汽車大國，齒輪鋼產(chǎn)量和用量已超過200萬噸/年，主要齒輪鋼品種國內(nèi)均能生產(chǎn)?我國齒輪鋼體系繁雜，與汽車品牌有關(guān)?日
2、本Cr系、Cr-Mo系（SCr420H、SCM420H）?德國Mn-Cr系（20MnCr5H）?美國Cr-Ni-Mo系（SAE8620H）?齒輪鋼冶金質(zhì)量不穩(wěn)定?[O]含量不能穩(wěn)定控制在20ppm以下?淬透性帶寬8-12HRC，波動范圍大1.齒輪鋼發(fā)展現(xiàn)狀和方向?高性能化1.齒輪鋼高性能化有利于實現(xiàn)汽車輕量化2.通過材料質(zhì)量控制，提高彎曲疲勞和接觸疲勞性能3.減少淬火變形的程度?低成本化1.通過生產(chǎn)工藝的提高，有效地較低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率2.產(chǎn)品應具有低滲碳變形的能力3.冷精鍛（防止晶粒粗化、省略退火）4.高溫滲碳（節(jié)省能
3、源、提高效率、降低污染）5.低成本合金元素（降低Ni、Mo含量）2.鈮微合金在鋼中的作用過去20年間汽車結(jié)構(gòu)件對鋼的疲勞強度和韌性的要求的變化2.鈮微合金在鋼中的作用MPaP:析出強化，G:細晶強化屈服強度增加韌脆轉(zhuǎn)變溫度，℃在常用的微合金化元素中Nb對晶粒細化的效果最顯著，每增加0.01%Nb約可獲得8～14MPa的強度增量，并使鋼的韌-脆性轉(zhuǎn)變溫度下降8～10℃。2.鈮微合金在鋼中的作用800MPa級鋼+0.03%Nb微量的Nb顯著細化了鋼的顯微組織并使MA島變得彌散而細小2.鈮微合金在鋼中的作用鈮在鋼中的作用之一：在加熱
4、過程中鈮的碳氮化物質(zhì)點釘扎奧氏體晶界，從而使奧氏體晶粒細化。2.鈮微合金在鋼中的作用1000再結(jié)晶區(qū)Nb950Ti900非再結(jié)晶區(qū)850V80075000.020.040.060.080.10.120.140.16Nb,Ti,V含量，%鈮在鋼中的作用之二：提高了非再結(jié)晶軋制溫度，使奧氏體變得扁平，同時形成的大量的變形帶和亞晶界，都會成為相變時鐵素體形核點，從而保證了相變后細小的組織。2.鈮微合金在鋼中的作用鈮在鋼中的作用之三：在鐵素體中析出的碳氮化鈮可起到析出強化的作用。2.鈮微合金在鋼中的作用Nb(C,N)在奧氏體中的固溶度
5、0.120.1141200C1150C0.101100C1050C950C0.080.0740.060.057Nb,%0.0460.040.0370.0380.0280.0230.0250.0230.020.0180.0150.0150.0120.0090.0000.10.20.30.40.50.6C,%2.鈮微合金在鋼中的作用晶粒細化對結(jié)構(gòu)鋼零部件機械性能的影響抗拉強度靜屈服強度緊固件態(tài)性抗松弛下垂性能抗延遲斷裂性能+Nb彈簧彎曲疲勞強度動態(tài)沖擊性能齒輪和軸件性能抗點蝕性3.鈮微合化齒輪鋼的研究進展?用鈮微合金改善齒輪鋼問題
6、的提出1.齒輪滲碳通常在930℃×10h，大多依靠齒輪鋼中AlN細化晶粒，奧氏體晶粒長大問題突出2.滲碳層晶粒異常長大導致變形大、疲勞壽命不高且波動范圍大3.添加鈮可克服以上問題，改善齒輪鋼的性能4.同時含鈮高溫滲碳齒輪鋼可提高效率、降低成本、降低污染3.鈮微合化齒輪鋼的研究進展?jié)B碳鋼疲勞壽命與晶粒度的關(guān)系：晶粒越粗則疲勞壽命越低MPa，疲勞強度3.鈮微合化齒輪鋼的研究進展齒輪淬火變形與奧氏體晶粒度的關(guān)系：晶粒大小越分散越容易變形Source：Prof.HardyMohrbacher3.鈮微合化齒輪鋼的研究進展提高滲碳鋼溫度可
7、產(chǎn)生的經(jīng)濟效益分析VacuumCarburizingTimeTemperatureCaseDepth=1.5mmooo930C980C1030C17CrNiMo6Loadinghr0.250.250.25Heatinghr1.51.752Carburizationandhr8.553DiffusionCoolingtoQuenchhr0.7511.25TemperatureQuenchingandhr0.50.50.5unloadingOverallhr11.58.57hr34.5ReductionofTime%~25~40S
8、ource：Prof.HardyMohrbacher3.鈮微合化齒輪鋼的研究進展1.18CrNiMo7-6齒輪鋼加入0.03%Nb+0.01%Ti后晶粒度變化（1030℃連續(xù)滲碳25小時）加鈮鋼晶粒明顯細化而且變動范圍改善顯著。Source：Prof.HardyMohrbac
