含硫齿轮钢20CrMnTiH中硫化物对切削性能的影响

合集下载

硫磷对钢材的影响

硫磷对钢材的影响1．硫硫是由生铁及燃料带入钢中的杂质。

在固态下，硫在铁中的溶解度极小，而是以FeS 的形态存在于钢中。

由于FeS的塑性差，使含硫较多的钢脆性较大。

更严重的是，FeS与Fe可形成低熔点（985℃）的共晶体，分布在奥氏体的晶界上。

当钢加热到约，在2．磷低温时更为严重，故称为冷脆。

一般希望冷脆转变温度低于工件的工作温度，以免发生冷脆。

而磷在结晶过程中，由于容易产生晶内偏析，使局部地区含磷量偏高，导致冷脆转变温度升高，从而发生冷脆。

冷脆对在高寒地带和其它低温条件下工作的结构件具有严重的危害性，此外，磷的偏析还使钢材在热轧后形成带状组织。

因此，通常情况下，磷也是有害的杂质。

在钢中也要严格控制磷的含量。

但含磷量较多时，由于脆性较大，在制造炮弹钢以及改善钢的切削加工性方面则是有利的。

硫磷氮氧对钢材性能有何影响（10.01[26]：低时，对屈服强度的降低特别敏感。

长谷川正义[27]向浇注的钢流中喷射高熔点氧化物，研究了不同的氧化物颗粒直径，体积比对常温抗张强度的影响，结果表明：无论喷射氧化铝或氧化锆试样，屈服和抗张强度都随粒子体积比的增大而升高。

另外，金属断裂时，裂纹不仅在基体中形成，而且也经常在夹杂物中形成，造成钢的断裂，Smith提出边界夹杂物开裂的强度断裂理论[28]。

（2）非金属夹杂物对钢的塑性影响通常夹杂物对钢材的纵向延性影响不大，而对横向延性的影响却很显著。

研究表明，高强度钢的横向断面收缩率随夹杂物总量的增加而降低。

夹杂形状对对横向延性的影响更为显著，随着带状夹杂物的增加，横向断面收缩率明显降低，这种带状夹杂物主要是硫化物。

Funnell等[29]研究指出，夹杂物对钢的高温延性有很大影响，低碳钢在奥氏体区延性大大降低，其原因是细小的第二相析出物（如AlN、TiN、Nb(C,N)（3文献李代锺凑的外形；④夹杂物的硬度最好为钢基体的两倍，以使夹杂物在热加工时变形最小。

碳，硅，锰，磷，硫还有矾等对钢铁的影响和作用是碳（C）：是对钢的性能影响最大的基本元素。

钢材中的合金元素含量对其性能的影响

钢材中的合金元素含量对其性能的影响钢材中的合金与杂质含量对其性能的影响一、对钢材一般性能的影响1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。

碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。

如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。

硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。

在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。

硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。

含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。

硅量增加，会降低钢的焊接性能。

优点：(1)提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。

(2) 硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比,这是一般弹簧钢。

(3)耐腐蚀性。

硅的质量分数为15%- 20%的高硅铸铁，是很好的耐酸材料。

含有硅的钢在氧化气氛中加热时，表面也将形成一层SiO2 薄膜，从而提高钢在高温时的抗氧化性。

缺点：使钢的焊接性能恶化。

3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。

在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。

含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。

锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。

优点：（1）锰提高钢的淬透性。

（2）锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。

（3）锰对钢的高温瞬时强度有所提高。

缺点：①含锰较高时，有较明显的回火脆性现象；②锰有促进晶粒长大的作用，因此锰钢对过热较敏感，在热处理工艺上必须注意。

汽车用齿轮钢20CrMnTiH_1的研制

汽车用齿轮钢20CrMnTi H 21的研制杨卫中(北京石景山区首钢第三炼钢厂,北京100041)摘要:采用BOF 2L F 2CC 工艺流程试制了汽车齿轮钢20CrMn Ti H 21,制订了合理的内控成分,强化了转炉终点控制、L F 炉铝脱氧造白渣、低过热度全保护浇注等工艺。

达到了淬透性带宽小于6.5HRC 、晶粒度8级、全氧含量小于0.0020%的水平。

并通过喂硫线控制钢中硫含量,提高其加工切削性能,满足了用户的特殊使用要求。

关键词:齿轮钢;20CrMn Ti H 21;BOF 2L F 2CC ;淬透性中图分类号:T G269 文献标识码:AThe Develop ment of 20CrMo Ti H 21Gear SteelU sed for t he AutomobileYang WeizhongAbstract :By adopting the BOF 2L F 2CC process to trail 2produce 20CrMn Ti H 21automobile gear steel ,the propriate inner controlling has been formulated ,as well as the processes of the BOF end 2point control ,deoxidiza 2tion for producing the white slag in L F and pouring with all protection at the low overheating temperature etc.have been strengthened to achieve the levels of less than 6.5HRC for the bandwidth of quenching degree ,8grade for the grain fineness and less than 0.0020%for the total oxygen content ,meanwhile by adding the sul 2phur to control the sulphur content in the steel ,its free cutting property has been improved to satisfy the special operation requirements of consumers.K ey w ords :gear steel ;20CrMn Ti H 21;BOF 2L F 2CC ;quenching degree 齿轮是汽车制造业中的关键零部件之一,汽车齿轮用钢应具有高强度、耐疲劳、耐磨损和良好的尺寸精度等特点。

硫磷对性能的影响

硫磷对碳钢性能的影响
1.对钢材性能的影响
(1)硫是钢中的有害杂质，含硫较多的钢在高温下进行压力加工时，容易脆裂，这种现象通常称为热脆性。

硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。

它是钢中的一种有害元素。

硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中，FeS和 Fe形成低熔点(985℃)化合物。

而钢材的热加工温度一般在1150～1200℃以上，所以当钢材热加工时，由于 FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂，这种现象称为“热脆”。

含硫量愈高，热脆现象愈严重，故必须对钢中含硫量进行控制。

高级优质钢：S＜0.02%～0.03%；优质钢：S＜0.03%～0.045%；普通钢：S＜0.055%～0.7%以下(2)磷能使钢中的塑性及韧性明显下降，特别在低温时影响更为严重，这一现象称为冷脆性。

冷脆使钢材的冷加工及焊接性变坏，含磷愈高，冷脆性愈大，故钢中对含磷量控制较严。

高级优质钢： P＜0.025%；优质钢： P＜0.04%；普通钢： P＜0.085%
在优质钢中，硫和磷的含量应严格控制。

但从另一方面来看，在低碳钢中含有较高的硫和磷时，能使切削时切屑易断，对改善钢的可切削性是有利的。

20CrMnTiH钢淬透性预测与成分影响分析

ＢＩ＝』生—丙———————一 ∑Ｄ，２—９８
ＤＩ
∑一；ＤＩｉ一９８
ＤＩ・Ｊ９
Ａ。：一１９一Ｂ。一ＤＩ
（３）
结合现场采集的Ｊ９、Ｊ１５实测数据与由式ｌ计算得来的每一组成分对应的Ｄ，值，计算出所需各项数据，结果列予表１。
表１计算所需数据
把表１中数据代人式（３）解得Ｂ。＝８．２５，Ａ。＝
２０．５。
蕾甜电
第４期总第２００期
２０１２年Ｓ月
冶
金
丛
刊
Ｓｕｍ．２００
Ａｕｇｕｓｔ
Ｎｏ．４
２０
ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬＣＯＬＬＥＣＴＩＯＮＳ
Ｉ２
２０ＣｒＭｎＴｉＨ钢淬透性预测与成分影响分析葛允宗１・２
颜慧成２王建军１杨庚朝３
刘
建３
徐瑞军３
（１．安徽工业大学冶金与资源学院，安徽马鞍山２４３００２；２．钢铁研究总院连铸技术国家工程研究中心，北京１０００８１；３．湖南华菱湘潭钢铁有限公司，湖南湘潭４１１１０１）
竖：１３笪！！：！
！！：！
！！：！
！旦：！
！：！
！：！
万方数据
．１２－
冶金丛刊Байду номын сангаас
总第２００期
这与金属学理论相符合。由表３数据可知，化学成分对ＤＩ值（也即淬透性）影响大小的顺序为碳、锰、铬、镍、硅、铜。根据上述分析，结合大量现场数据与现场经验，若淬透性预测值与企业内部所规定的淬透性范围发生偏差，拟定了齿轮钢钢液化学成分调整规则：（１）当预测误差大于８ＨＲＣ时，调整碳、锰成分。（２）当预测误差处于４—８ＨＲＣ之间时，调整锰、铬成分。（３）当误差小于４ＨＲＣ时，调整铬、硅成分。２．３数学模型验证用第二组数据１５炉２０ＣｒＭｎＴｉＨ钢的主要化学成分（碳、铬、锰、硅、镍、铜）实际值，按上述数学模型计算得到Ｊ９、Ｊ１５的预测值，同时采集相对应炉号的Ｊ９、Ｊ１５实测值进行对比，结果如表４、图４所示。

20CrMnTi轴齿轮热处理与切削加工性的探讨与应用

2010年第31期（总第166期）NO.31.2010（CumulativetyNO.166）直流电动机控制系统是一种准解耦矢量控制系统，由于永磁体只产生固定幅值磁场，因而永磁无刷直流电动机系统非常适合运行在恒转矩区，一般采用电流滞环控制或电流反馈型SPWM法完成。

若进一步提高转速，也可采用弱磁控制。

(3)永磁无刷直流电动机的不足。

永磁无刷直流电动机受永磁材料工艺的影响和限制，功率范围较小，最大仅几十千瓦。

永磁材料在受振动、高温和过载电流作用时，导磁性可能会下降或发生退磁，将降低其性能、甚至损坏电动机，所以在使用中要保证其不发生过载。

永磁无刷直流电动机在恒功率模式下，控制系统较复杂，这使驱动系统造价较高。

2.2.4　开关磁阻电动机　这是一种新型电动机，结构比其它电动机简单，转子上无滑环、绕组和永磁体等，只在定子上有简单的集中绕组。

绕组端部较短，无相间跨接线，维修容易，可靠性好。

转速可达15000 r/min，效率为85%～93%，比交流感应电动机高，易冷却，调速范围宽，控制灵活。

易实现各特殊要求的转矩、速度特性，能在较大的速度范围内保持高效率。

但它有较高的非线性特性，驱动系统复杂，一般由功率变换器、控制器、位置检测器组成。

由于为双凸极结构，存在转矩波动，所以噪声较大。

另外，因其输出转矩波动大，功率变换器的直流电流波动也大，所以在直流母线上需装一很大的滤波电容。

经比较，采用永磁无刷直流电动机系统作为改装的动力系统较合适。

由于改装用于研究与教学使用，车速无特别要求。

设计时速为最高45公里/小时，电机的额定功率，公式为：其中m为车重，约1000kg；f为滚动摩擦系数，取0.03；C D风阻系数，取0.4；A迎风面积，取2m；V max最高设计时速，取45km/h；ηT为传动效率，取0.9；经计算约为5kW。

设计常规时速为30公里/小时，可确定电机的额定转速，公式为：i g为传动比，取3；i为主减速比，取3.3；V n常规车速；R 为滚动半径，为0.27m；经计算约为2917r/min。

20CrMnTi材料成分波动对齿轮渗碳淬火性能的影响

20CrMnTi材料成分波动对齿轮渗碳淬火性能的影响张星;唐进元【摘要】通过有限元方法,探讨材料成分波动对齿轮渗碳淬火工艺性能的影响.以20CrMnTi半轴齿轮作为研究对象,利用JMATPRO软件,根据材料的化学元素波动的最大值与最小值分别建立2组材料性能数据库;基于DEFORM-HT软件,建立适用于渗碳淬火工艺的仿真数学模型,并对这2组材料性能数据库下的半轴齿轮分别进行渗碳淬火工艺仿真,对比分析齿轮渗碳淬火仿真后的各项参数.研究结果表明:材料成分波动对齿轮渗碳层影响较小,对淬火后相组织分布和齿轮变形量有较大影响.%The discussion about the effect of 20CrMnTi material compositions fluctuation on gear carburizing-quenching performance was done using FEM.Taking 20CrMnTi side gear as the research object,two groups of material properties databases were set up according to the maximum and the minimum values of chemical elements fluctuation by JMATPRO software.Simulation mathematical model was built for carburizing-quenching process based on DEFORM-HT software.Some simulations were done for gear carburizing-quenching process with two material databases.Simulation resuhs were compared.The results show that material compositions fluctuation has little impact on carburized layer,and has great impact on distribution of quenching phases and deformation of gear.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(048)008【总页数】9页(P1979-1987)【关键词】20CrMnTi;半轴齿轮;渗碳淬火仿真;DEFORM-HT软件;JMATPRO软件【作者】张星;唐进元【作者单位】中南大学机电工程学院,湖南长沙,410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学机电工程学院,湖南长沙,410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,湖南长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】TG16在现代齿轮制造过程中，硬齿面渗碳淬火已成为热处理主导工艺，深入理解渗碳淬火的相变和变形机制，不断优化渗碳淬火工艺路线，是提高齿轮热处理质量的前提与基础。

含硫齿轮钢切削性能研究

于标准型磨损曲线，刀具磨损比较均匀，随着切削速度的增加，刀具的磨损量均增加。对比１、２齿轮钢的刀具磨损曲线，在ｖ＝２０ｍｍｎ，１齿０／ｉ时轮钢刀具耐用度接近２ｉ，２齿轮钢的刀具耐用５ｍｎ
度接近７ｉ，含硫齿轮钢的刀具耐用度约为普通０ｒｎａ
保持进给量和切削深度不变，改变切削速度，对ｌ和２齿轮钢试件进行刀具耐用度切削对比实
莱钢科技
２１０１年１０月
验，获得的刀具磨损曲线如图Ｉ、图２所示。
含硫齿轮钢：Ｔ＝．Ｉｖ－２７城瑚Ｘ普通齿轮钢：Ｔ＝．１加Ｘｅ３螂２７孤∞ Ｖ．＿
的切削性能。
关键词：含硫齿轮钢
切削性能
改善１Ｏｍ轧材上取样，加工成切削实验试样。实３ｍ
０前言
硫含量对钢的物理性能和化学性能产生很多影
验设备为无级调速Ｃ１０车床、工具显微镜及Ｋｓ６４ｉ — ｔｒ５Ｂ动态测力仪，实验刀具为Ｙ１ｌ９７ｅ２Ｔ４硬质合金机夹式可转位外圆车刀，其主要几何参数见表１。
０５ｍ１ｍ１５ｍ．ｍ、ｍ、．ｍ、２ｍｍ，研究１、２齿轮钢
１实验过程
１１实验条件．
在普通的１２ＣＭＴＨ（０ｒｎｉ硫含量００６．０％）和
２含硫的２ＣＭｎｉＨ（０ｒＴＳ硫含量００１）齿轮钢．３％
实验中，在所选用切削参数范围内，普通齿轮
要呈带状屑（图４（，）见ｌｆ，不易排屑，切屑呈浅）

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

Ａｓｔｅｅａｅ ≤ ６ＬＭｎｎｌｓｎ．３％Ｓｓｅ１ｔｅｃｉｓａｅｅｓｙｂｏｅｈｒｒＬｍＳｉｃｕｉｓｉ００ｏｎｌｔｅ．ｈｈｐｒａｉｒｋｎ，ａｄｔｅｍａｇｎｓｕｐｉｅｉａｌｏｌｎｎａｅｅｓｌｈｄｂｅｔｈｓｃａ．ｓｉｅｎｌｓｏｓｌｄｔｅｒａｅｏｏａｎｎｒａｅｏｕｔｇｃａａｔｒｓｉｓｏｔｅｐｏｕｔ．ｌｄＡ１ＯｐｎｌｊｃｕｉｎｅｏｄｃｅｓｆｔｌｒａｄｉｃｅｓｆｃｔｎｈｒｃｅｔｆｓｅｌｒｄｃｓｏｗｅｉｉｃＭａｅｉｎｅＳｌｈｒｔｒａＩｄｘｉｕｐｕ。ＧｅｒＳｅｌ０ｒＴＨ．ＣｕｔｇＣａａｔｒｔｓａｔｅＣＭｎｉ２ｔｎｈｒｃｅｉｉｉｓｃ
ＥｆｅｔｏｕｐｉｎＣｕｔｎｆｃｆＳｌｈｄｅｏｔｉｇＣｈａａｔｒｓｉｓｏｕｌｈａｉｇｒｃｅｉｔｃｆＳｐｕｒＢｅｒｎＧｅｒＳｅｌ２ＭｎＨａｔｅ０ＣｒＴｉ
Ｓｅｉｇｉ，ＺｅｇＹｎＺｈｎｉｉａｄＺｎｈｎＪｎｘａ一ｈｎａ。ａｇＨａｘａｎｈｕＲｏｇ
（１北京科技大学冶金与生态工程学院，北京１０８；００３２莱芜钢铁股份有限公司２特钢事业部，３技术中心，莱芜２１０）７１４摘要在不同切削速度（ｏ２０ｍｍｎ和切削深度（．２ｍｍ）ｚｏ～３／ｉ）０５— 下试验研究了普通２ＣＭｎｉ０ｒＴＨ齿轮钢
（．０％Ｓ和含硫２ＣＭｎｉ００６）０ｒＴＨ齿轮钢（．３％Ｓ的切削性能。结果表明，００１）随切削速度增大，具的磨损增大，刀在２０ｍｍｎ００１０／ｉ，．３％Ｓ钢是００６．０％Ｓ钢刀具的使用寿命的２８倍；２０ｒｍｎ００１．在３／ｉ，．３％Ｓ钢是００６ｎ．０％Ｓ钢刀具使用寿命的２６倍；．随切削深度增加，切削力增加，在相同切削深度下，．３％Ｓ钢的切削力低于普通００６但００１．０％Ｓ钢；由于００１．３％Ｓ钢存在 ≤６ｍ的ＭｎＳ夹杂，使切屑易断，硫化物夹杂能够包裹Ａ，晶石夹杂，并１尖Ｏ减少刀具磨损，提高钢材的切削性能。关键词硫２ＣＭｎｉ０ｒＴＨ齿轮钢切削性能
，
（ｃｏｌｆｔｌｒｉｌｎｃｌｉａＥｇｅｒｇｎｖｒｔｏＳｉｃｎｅｈｏｇ，ｅｉｇ１０８；１ＳｈｏｏａｕｇａａｄＥｏｏｃｌｎｉｅｎ，ＵｉｓｙｆｃｎｅａｄＴｃｎｌｙＢｉｎ００３Ｍｅｌｃｇｎｉｅｉｅｏｊ２Ｓｅｉｔｌｉｉｏ，ｅｈｏｇｅｔ，ＬｉｕＩｎａｄＳｅＣｔ，ａｕ２１０）ｐｃｌｅｖｓｎ３ＴｃｎｌｙＣｎｅａｏｎｔｌｏＬｄＬｉ７１４ａＳｅｄｉｏｒｗｒｅｗ
ａｄｒｓａｃｅ．Ｒｅｕｓｓｏｈｔｗｔｎｒａｉｇｃｔｎａｅｈａｆｔｏｎｒａｅ．ｗｉｕｔｇｓｅｄ２０ｍ／ｎｎｅｅｒｈｄｓｈｈｗｔａｉｉｃｅｓｎｕｔｇｒｔ，ｔｅｗｅｏｌｉｃｅｓｓｈｉｒｏｔｃｔｎｐｅ０ｍｉｈｉｔｅｓｒｉｅｌｅｏ．３％ＳｓｅＳ２８ｆｌｓｌｎｓｔａｆ．０％Ｓｓｅｌｎｉｕｔｇｓｅｄ２０ｍ／ｎｔｅｓｒ — ｈｅｖｃｉｆ００１ｆｔｌｉ．ｏｄａｏｇａｔ００６ｅｈｏｔｅｄｗｔｃｔｎｐｅ３ｍｉｅａｈｉｈｖｉｅｌｅｏ．３％Ｓｓｅｌｉ２６ｆｌｓｌｎｓｔａｆ．０％Ｓｓｅｌｃｉｆ０ｆ０１ｔｅＳ．ｏｄａｏｇａｈｔｏ０６０ｔｅ：ｗｉｎｒａｉｇｃｔｎｅｔｈｕｔｇｆｒｅｉ — ｔｉｃｅｓｎｕｔｇｄｐｈｔｅｃｔｎｏｃｎｈｉｉｃｅｓｓｕｔｅｎｔｕｔｇｄｐｈｔｅｃｔｎｏｃｆ．３％ＳｓｅＳｌｗｅｈｎｔａｆｃｍｍｏ．０％Ｓｓｅｌｒａｅ．ｂｔｈｄｆｉｃｔｎｅｔｈｕｔｇｆｒｅｏ０ｗｉｉｅｉｉ０１ｔｌｉｏｒｔａｈｔｏｏｅｎ００６ｔｅ：
ＡｂｔａｔＴｅｃｔｎｈｒｃｅｉｉｓｏｏｓｒｃｈｕｔｇｃａａｔｒｔｆｍｍｏｅｒｓｅｌ２ＣＭｎｉ（．０％Ｓ）ａｄｓｌｈｒｂａｎｅｒｓｅｌｉｓｃｃｎｇａｔｅ０ｒＴＨ００６ｎｕｐｕｅｔｇｇａｔｅｉ２ＣＭｎ（．３％Ｓ）ｗｔｉｅｅｔｕｔｇｓｅｄ（００ｒ００１ｉｄｆｒｎｔｎｐｅ２０—２０ｍ／ｎ）ａｄｃｔｎｅｔ（．ｈｆｃｉ３ｍｉｎｕｔｇｄｐｈ０５～２ｍｍ）ｈｖｅｎｔｓｅｉａｅｂｅｅｔｄ
第３３卷第３期
２１０２年６月
特殊钢
ＳＰＥＣＩＴＥＥＬＡＬＳ
Ｖ０．３．．１３Ｎｏ３
Ｊｎ２１ｕｅ０２
・４７・
含硫齿轮钢２ＣＭｎｉ中硫化物对切削性能的影响０ｒＴＨ
申景霞郑，艳。张海霞朱荣