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與日本、德國(guó)、美國(guó)生產(chǎn)的齒輪鋼相比,中國(guó)齒輪鋼存在的差距主要是:鋼的牌號(hào)未形成系列化,產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)落后;鋼的淬透性帶較寬,國(guó)外鋼的淬透性帶已經(jīng)達(dá)到4HRC,而中國(guó)在6-8HRC左右,并且不夠穩(wěn)定;鋼的純凈度較低,從日本、德國(guó)、奧地利等國(guó)進(jìn)口的齒輪鋼,其氧含量波動(dòng)在(7-18)×10-6,中國(guó)在(15-25)×10-6左右,并且非金屬夾雜物彌散程度不夠,分布不均,大顆粒夾雜物較多;晶粒度要求不同,中國(guó)齒輪鋼晶粒度級(jí)別一般要求5-8級(jí),而日本特別強(qiáng)調(diào)滲碳齒輪鋼的晶粒度應(yīng)不粗于6級(jí);日本開(kāi)發(fā)了低硅抗晶界氧化滲碳鋼系列,可使晶界氧化層降低到≤5μm,而SCM420H等Cr-Mo鋼為15-20μm;平均使用壽命短,單位產(chǎn)品能耗大,勞動(dòng)生產(chǎn)率低。此外,在軋制過(guò)程中如何保證疏松等低倍缺陷在很小且芯部范圍內(nèi),也是中國(guó)未曾研究的領(lǐng)域,因?yàn)榈捅督M織缺陷會(huì)對(duì)零件后續(xù)加工以及熱處理變形帶來(lái)很多不利影響。




未來(lái),為滿(mǎn)足高端彈簧基礎(chǔ)零部件國(guó)產(chǎn)化的發(fā)展需求,應(yīng)不斷開(kāi)發(fā)高性能彈簧鋼產(chǎn)品,一方面是向高強(qiáng)度方向發(fā)展,要求在高應(yīng)力下同時(shí)提高疲勞壽命和抗松弛性能;另一方面是向功能性方向發(fā)展,根據(jù)不同的用途,要求具有耐蝕性、非磁性、導(dǎo)電性、耐磨性、耐熱性等。

3 齒輪鋼現(xiàn)狀和發(fā)展方向

齒輪在工作時(shí),長(zhǎng)期受到變載荷的沖擊力、接觸應(yīng)力、脈動(dòng)彎曲應(yīng)力及摩擦力等多種應(yīng)力的作用,還受到加工精度、裝配精度、外來(lái)硬質(zhì)點(diǎn)的研磨等多種因素的影響,是極易損壞的零件,因此要求齒輪鋼具有較高的強(qiáng)韌性、疲勞強(qiáng)度和耐磨性。為了生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)齒輪鋼,一方面要求鋼廠(chǎng)為用戶(hù)提供淬透性穩(wěn)定且適應(yīng)用戶(hù)工藝要求的齒輪鋼產(chǎn)品,另一方面齒輪廠(chǎng)也要優(yōu)化現(xiàn)有工藝,引進(jìn)新工藝來(lái)提高齒輪的質(zhì)量。



目前,中國(guó)汽車(chē)用齒輪鋼的主體鋼種仍是20CrMnTi,該鋼種通常采用氣體滲碳工藝,由于滲碳?xì)夥罩醒趸詺怏w的存在,導(dǎo)致滲層中對(duì)氧親和力較大的元素Si、Mn、Cr在晶界處發(fā)生氧化,形成晶界氧化層。晶界氧化層的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致滲層Si、Mn、Cr等合金元素固溶量下降,降低滲層的淬透性,從而降低滲層的硬度并導(dǎo)致非馬氏體組織的產(chǎn)生,進(jìn)而顯著降低齒輪的疲勞性能。為解決這一問(wèn)題可以采用兩種手段:

1)采用特殊的熱處理工藝。真空滲碳可降低滲碳?xì)夥罩械难鮿?shì),從而可以較為有效地減小滲碳層晶界氧化的發(fā)生程度;稀土滲碳工藝也可以降低晶界氧化程度,由于稀土優(yōu)先在工件表面富集并擇優(yōu)沿鋼的晶界擴(kuò)散,而且與氧的親合力遠(yuǎn)比Si、Mn、Cr高得多,它將優(yōu)先與氧結(jié)合,阻礙氧原子繼續(xù)向內(nèi)擴(kuò)散,從而有助于減輕非馬氏體組織的產(chǎn)生。




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