20CrNi2Mo鋼中的Al含量控制
齒輪鋼是對可用于加工制造齒輪的鋼材的統(tǒng)稱，20CrNi2Mo鋼就是其中一種的材質(zhì)。經(jīng)過滲碳、淬火和低溫回火處理后，20CrNi2Mo鋼表面層具有優(yōu)良的耐磨性與抗疲勞性，而心部有良好的韌性及足夠的強(qiáng)度，滿足齒輪在工作狀態(tài)要承受循環(huán)應(yīng)力和強(qiáng)烈的沖擊力。
晶粒大小是齒輪鋼的一項(xiàng)重要指標(biāo)，齒輪鋼晶粒度要求≥6級，通常是在冶煉時(shí)控制鋼中殘余鋁含量達(dá)到細(xì)化晶粒的。對于20CrNi2Mo鋼，研究發(fā)現(xiàn)：晶界上的AlN 對20CrNi2Mo 鋼的晶粒長大傾向性起決定性作用。AlN質(zhì)點(diǎn)是嚴(yán)格按化學(xué)比，即1:1的鋁、氮原子比析出的。當(dāng)鋼中氮、鋁原子數(shù)之比為1:1時(shí)，相對應(yīng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比為14 /27，即約為0.52。當(dāng)N/Al 比值小于或者接近0.52，20CrNi2Mo鋼奧氏體晶粒度得到顯著細(xì)化，同時(shí)晶粒細(xì)化也使該鋼滲碳層的組織和性能得到了改善，要實(shí)現(xiàn)N/Al小于等于0.52，鋼中Al 含量需控制在0.01% ～0.02%之間。
20CrNi2Mo 齒輪鋼生產(chǎn)的一般工藝是：EBT初煉—LF精煉—VD(真空脫氣)—VC(真空澆注) 。生產(chǎn)過程中Al含量控制要點(diǎn)：
1、弧爐冶煉
冶煉時(shí)必須嚴(yán)格執(zhí)行生鐵用量，保證熔清C含量≥0.50%，控制弧爐碳氧槍吹氧強(qiáng)度，終點(diǎn)C≥0.07%，避免鋼液產(chǎn)生過度氧化；出鋼嚴(yán)禁氧化渣進(jìn)入精煉包，出鋼過程噸鋼隨鋼流加入0.5kg 鋁、1 kg 硅鋁鋇鈣塊以及2 kg 硅鋁鋇鈣粉進(jìn)行預(yù)脫氧，為LF精煉工序提供良好的條件。
2、LF爐精煉
精煉過程熔渣堿度控制在2.5～3之間，熔渣中( FeO) ≤1.0%，并保證熔渣的流動(dòng)性。VD破空后，按噸鋼喂0.2 kg 鋁線進(jìn)行鋁成分調(diào)整。鋁線規(guī)格為直徑12 mm，重330 g /m，喂線速度60m/min～100 m/min。
3、鋼錠澆注
采取氬氣保護(hù)澆注，避免鋼水澆注過程二次氧化導(dǎo)致鋼中Al含量降低。
以上措施，可以使20CrNi2Mo鋼中的Al含量得到有效控制，從而使N/Al 比值接近或者小于0.52，使20CrNi2Mo鋼獲得本質(zhì)細(xì)晶粒及優(yōu)良的力學(xué)性能，滿足齒輪鋼工作要求。
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