ＮＯ．３ 《大型铸锻件》 Ｍａｙ ２００７ ＨＥＡＶＹ ＣＡＳＴＩＮＧ ＡＮＤ Ｆ０ＲＧＩＮＧ 汽车用齿轮钢２０ＣｒＭｎＴｉＨ一１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－ＬＦ－ＣＣ工艺流程试制了汽车齿轮钢２０ＣｒＭｎＴｉＨ一１，制订了合理的内控成分，强化了转炉 终点控制、ＬＦ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６．５ ＨＲＣ、晶粒度８级、 全氧含量小于０．００２ ０ 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；２０ＣｒＭｎＴｉＨ一１；ＢＯＦ－ＬＦ－ＣＣ；淬透性 中圈分类号：ＴＧ２６９ 文献标识码：Ａ Ｔｈｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ２ＯＣｒＭｏＴｉＨ一１ Ｇｅａｒ Ｓｔｅｅｌ Ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｙａｎｇ Ｗｅｉｚｈｏｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ａｄｏｐｔｉｎｇ ｔｈｅ ＢＯＦ－ＬＦ－ＣＣ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｏ ｔｒａｉｌ－ｐｒｏｄｕｃｅ ２０ＣｒＭｎＴｉＨ一１ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｇｅａｒ ｓｔｅｅｌ，ｔｈｅ ｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｉｎｎｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｆｏｒｍｕｌａｔｅｄ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ＢＯＦ ｅｎｄ—ｐｏｉｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｄｅｏｘｉｄｉｚａ— ｔｉｏｎ ｆｏｒ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｗｈｉｔｅ ｓｌａｇ ｉｎ ＬＦ ａｎｄ ｐｏｕｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ａｌｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ ｌｏｗ ｏｖｅｒｈｅａｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｅｔｃ． ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ６．５ ＨＲＣ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｏｆ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｄｅｇｒｅｅ，８ ｇｒａｄｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｇｒａｉｎ ｆｉｎｅｎｅｓｓ ａｎｄ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ０．００２ ０ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｏｘｙｇｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅ ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｌ— ｐｈｕｒ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｓｕｌｐｈｕｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ，ｉｔｓ ｆｒｅｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｏ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｃｏｎｓｕｍｅｒｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｅａｒ ｓｔｅｅｌ；２０ＣｒＭｎＴｉＨ一１；ＢＯＦ－ＬＦ－ＣＣ；ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｄｅｇｒｅｅ 齿轮是汽车制造业中的关键零部件之一，汽 系列（ＳＡＥ８６１５、８６２０）；法国采用Ｃｒ－Ｎｉ系列 车齿轮用钢应具有高强度、耐疲劳、耐磨损和良好 （１９ＣＮ５）和Ｃｒ－Ｍｏ系列（２０ＣＤ４、２７ＣＤ４、 的尺寸精度等特点。提高齿轮钢的强度需要改善 ３ｏＣＤ４）；我国大量使用的是２０ＣｒＭｎＴｉ齿轮钢。 其抗疲劳性能。齿轮钢的强度特性包括轮齿的弯 首钢第三炼钢厂开发试制的２０ＣｒＭｎＴｉＨ－１是制 曲强度、齿面强度、冲击强度和耐磨性能等，齿轮 造汽车变速箱齿轮和同步器的专用渗碳钢，该钢 钢的高强度化主要是提高轮齿的弯曲强度。高质 种淬透性是ＧＢ／Ｔ ５２１６－－２００４中２０ＣｒＭｎＴｉＨ 量齿轮钢要求淬透性带宽窄、纯净度高、晶粒细小 系列的中下限。制造齿轮时需进行大量的切削加 均匀和较高的抗弯曲冲击力。窄淬透性带宽的齿 工，所以要求汽车齿轮用钢易切削性能好、表面光 轮钢热处理后的弯曲变形量小，从而齿轮的修磨 洁度高，经渗碳淬火后，零件的热处理畸变小，适 量小、咬合精度高ｎ］。冶炼时化学成分的控制是 用于制作几何形状复杂的薄壁件。 保证窄淬透性带宽的关键。钢中的氧含量是影响 齿轮疲劳寿命的重要因素，在冶炼过程中应采取 １主要工艺、设备及参数 降低氧含量的工艺技术。在生产和加工过程中应 １．１炼钢 控制晶粒度，防止出现混晶，从而稳定齿轮性能。 铁水经喷镁脱硫捞渣处理，出钢采用挡渣锥 鉴于各国资源和生产工艺条件的差异，每个 挡渣。主要设备有３座公称容量为８０ ｔ的氧气 国家和地区应用的齿轮钢合金系列不尽相同，例 顶吹转炉和４孔氧枪。 如：德国采用Ｍｎ—Ｃｒ系列（１６ＭｎＣｒ５、２０ＭｎＣｒ５、 １．２精炼 ２５ＭｎＣｒ５、２７ＭｎＣｒ５）；日本采用Ｃｒ系和Ｃｒ－Ｍｏ 精炼的主要设备为两座从意大利达涅利公司 系列（ＳＣＭ４１５Ｈ、ＳＣＭ４２０Ｈ）；美国采用Ｃｒ－ＮｂＭｏ 引进的ＬＦ钢包精炼炉，其变压器额定功率为ｌ４ ＭＶＡ，最大电极工作电流为４６ ｋＡ，电弧长度为 收稿日期：２００６一ｌ１—２７ 作者简介：杨卫中（１９６９一），工程师，一直从事特殊品种钢的管理 ６Ｏ ｍｍ￣９０ ｍｍ，钢水升温速度为（３～５）℃／ｍｉｎ。 与开发工作。 每座ＬＦ炉配有３台双孔喂线机。钢包采用两块 维普资讯 http://www.cqvip.com
《大型铸锻件》 ＨＥＡＶＹ ＣＡＳＴＩＮＧ ＡＮＤ Ｆ０ＲＧＩＮＧ ＮＯ．３ Ｍａｙ ２００７ 弥散型直通狭缝式底部透气砖。 １．３ ２号矩形坯连铸机 ２号矩形坯连铸机是引进意大利达涅利公司 的４机４流连续矫直全弧型全自动矩形坯连铸 机，可生产６种断面的坯型，目前生产的铸坯断面 有２００ ｍｍ×２００ ｍｍ和２００ ｍｍ×２４５ ｍｍ两种。 渣参数等自动采集后输入计算机参与连锁控制， 实现连铸自动开浇、自动浇注操作模式，是国内最 具有先进水平的连铸机。 ２试制 ２．１ ２ＯＣｒＭｎＴｉＨ一１内控成分设计 按ＧＢ／Ｔ５２１６－－２００４标准生产的钢材化学 成分范围宽、偏析大、表面有划痕，甚至有裂纹，难 其工作拉速为（１．０～１．８）ｍ／ｍｉｎ，基准半径为 １Ｏ．２８ ｍ，冶金长度约为２１ ｍ。中间包的公称容 量为２２ ｔ（碱性喷涂Ｔ形），采用机电塞棒自动控 以满足汽车齿轮用钢的高质量要求。为确保钢材 制钢流；结晶器振动为液压伺服正弦／非正弦振 高纯净度、细晶粒度和窄淬透性带宽的质量要求， 动，采用结晶器电磁搅拌装置。中间包塞棒位置、 通过成分窄范围控制实现淬透性带宽窄控制。按 中间包称重、结晶器液位、拉矫机压力、结晶器振 用户的要求，并结合实际生产工艺，制订了 动、二次冷却水参数、结晶器冷却水参数和自动加 ２０ＣｒＭｎＴｉＨ一１钢的成分要求，见表１。 表１ ２０ＣｒＭｎＴｉＨ－１的成分要求（质■分数，％） Ｔａｂｌｅ．１ Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ２０ＣｒＭｎＴｉＨ－１｛ｍａｓｓ ｆｒａｃｔｉｏｎ，％） 牌号 Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ｔｉ Ｃｒ Ａ１ ２ＯＣｒＭｎＴｉＨ ０．１７～Ｏ．２３ Ｏ．１７～Ｏ．３７ ０．８Ｏ～１．１５ ≤Ｏ．０３５ ≤Ｏ．０３５ ０．０４～０．１０ １．００～１．３５ ２０ＣｒＭｎＴｉＨ一１协议 ０．１７～Ｏ．２１ ０．１７～Ｏ．３７ ０．８Ｏ～１．０５ ≤Ｏ．０３５ ０．Ｏ２Ｏ～０．０５０ ０．０４～０．１０ １．００～１．３Ｏ ２０ＣｒＭｎＴｉＨ一１内控 ０．１７～０．２０ ０．２Ｏ～０．３０ ０．８０～Ｏ．９５ ≤Ｏ．０２０ ０．０２０～Ｏ．０３５ ０．０４～Ｏ．０８ １．００～１．２Ｏ ０．０２０～Ｏ．０４０ ２．２试制流程及关键工艺控制 氧化和吸氮。采用碱性中间包，钢包浇注采用氩 试制工艺流程为：高炉铁水一脱硫捞渣一８Ｏｔ 封长水口，中间包浇注采用浸入式水口；选用低 Ｂ０Ｆ．ＬＦ．ＣＣ一半连轧机组轧钢。 碳、碱性覆盖剂，防止钢水二次氧化，从而最大程 关键工艺控制包括： 度降低钢中全氧含量和吸氮量； （１）控制转炉炉料加入量，提高终点碳和温度 （１０）中间包过热度控制范围为２５￣３０℃，结 命中率，以减少钢水的过氧化程度、减少钢水脱氧 晶器电磁搅拌投入使用率为１００ ９／５；二冷曲线、拉 过程中产生的脱氧产物、减轻ＬＦ的升温负荷和 速及电磁搅拌参数控制等执行有关优质矩形坯连 脱氧负担、缩短化渣时间； 铸技术规程； （２）采用低拉增碳和双渣操作，有效提高脱磷 （１１）钢坯入加热炉加热，均温保温；开轧温度 率； 为１ １００￣１ ２００℃，终轧温度大于８５０℃；冷却方 （３）采用挡渣锥挡渣出钢，严格控制转炉下渣 式为空冷。 量小于６０ ｍｍ； ２．３冶炼过程中硫含量的控制 （４）用复合脱氧剂预脱氧，控制精炼到站氧活 硫是钢中的有害元素（易切钢除外），是产生 度，以利于ＬＦ精炼快速造白渣； 内部裂纹的根源。对硫含量高的高铝钢进行钙处 （５）出钢前在钢包加改质渣，以保证精炼到站 理时，易产生硫化钙高熔点夹杂，易造成水口结 渣中Ｆｅ０和ＭｎＯ含量小于３ ； 瘤。冶炼中通过控制钢中Ｍｎ／Ｓ￣５０，使足够的 （６）ＬＦ精炼采用电石、铝粒造白渣工艺。试 锰和硫结合形成ＭｎＳ以棒状形式分散在奥氏体 制时将铝线加入还原钢水中以调整铝含量，然后 基体中，可使轧材不易形成裂纹。另外，钢中硫含 喂硫线以调整硫含量，最后喂硅钙线进行钙处理 量过高将恶化钢材冷锻性能，但为改善钢的切削 （钢水中铝含量和硫含量高时，均需进行钙处理， 性能，钢中又应含有一定量的硫（利用其形态的改 以防水口结瘤）； 变来提高钢的切削性能），硫含量应控制在 （７）采用Ｃａ－Ｓｉ线喂入后软吹氩工艺，以加速 ０．０２０ ９／６～Ｏ．０５０ ９／５。在实际生产中发现：水口结 铝酸钙夹杂上浮； 瘤产物中含有大量的粘结成网状的ＣａＳ灰色小 （８）连铸采用低过热度，矩形连铸坯选择避风 颗粒和变性不完全的钙铝酸盐；与浸入式水口壁 堆垛，以使连铸坯缓冷； 接触的生成物主要是镁铝尖晶石（ＭｇＯ・ （９）连铸中采用全保护措施，以防钢液的再次 Ａｌ。０。）。水口结瘤产物的组成成分见表２。 维普资讯 http://www.cqvip.com
ＮＯ．３ Ｍａｙ ２００７ 《大型铸锻件》 ＨＥＡＶＹ ＣＡＳＴＩＮＧ ＡＮＤ Ｆ０ＲＧＩＮＧ 表２水口结瘤产物的组成成分（质量分数。％） Ｔａｂｌｅ．２ Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ａｔ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ｍａｓｓ ｆｒａｃｔｉｏｎ，％） ｝匕学成分 Ｓｉ０２ Ａ１２０３ ＣａＯ ＭｇＯ Ｔｉ０２ Ｆ Ｓ ＦｅＯ Ｌ 含量 ５．３４ ３９．７１ ３２．ＯＯ ５．Ｏ１ １．９２ Ｏ．２２ ７．７５ ３．１３ ２．４冶炼过程氧含量的控制 纯净度主要指钢中除硫以外的夹杂物含量的 水平，是检验齿轮钢性能的一个主要指标，通常用 钢的总氧含量表示。关于氧含量对齿轮疲劳寿命 的影响情况，国外试验了部分钢种：当氧含量从 ０．００２ ５ 降到０．００１ １ 时，齿轮的接触疲劳强 度可提高４倍。钢中存在的大颗粒夹杂相当于一 个敏感的裂纹源，使钢的延展性降低，即使在很低 的拉应力作用下，裂纹也极易扩展，造成工件失 效。同时，当过量的夹杂物聚集在晶界时，易产生 沿晶界脆断，使钢的延展性降低Ｅ２］。 转炉试制２０ＣｒＭｎＴｉＨ一１时采取的主要措施 有： （１）初炼钢水出钢采用ＳｉＡ１Ｂａ沉淀脱氧， ＳｉＡ１Ｂａ作为终脱氧剂可提高铝的吸收率，有效去 除Ａｌ ０。和ＳｉＯ 等非金属夹杂物，降低钢中的氧 含量； （２）调整ＬＦ炉吹氩流量，有效均匀成分，使 钢水中结合氧大幅度下降； （３）添加铝粒和电石，快速降低渣中氧含量， 保持白渣，使钢中氧化铁含量处于很低水平，以利 于钢水中的氧向渣中扩散，起到了很好的脱氧效 果。实际生产时，２０ＣｒＭｎＴｉＨ－１的全氧含量平均 为０．００１ ９ ９／６。 ３试制结果及分析 采用上述关键工艺试制生产６８炉 ２０ＣｒＭｎＴｉＨ一１，断面为２００ ｍｍ×２００ ｍｍ方坯和 ２００ ｒａｍ￣２４５ ｍｍ矩形坯，经ｊ２『６５０ ｍｍ轧机半 连轧轧制成ｊ２『５０ ｍｍ￣８０ ｍｍ圆钢。 采用ＢＯＦ—ＬＦ—ＣＣ工艺生产齿轮钢的关键在 于ＬＦ精炼造白渣调铝、成分微调、喂线工艺和矩 形坯连铸投入电磁搅拌，前者可实现钢中成分的 窄范围控制，后者可减轻连铸坯凝固过程中产生 的成分偏析，确保轧材获得优良的使用性能。 ３．１化学成分控制 试制结果表明，钢中铝含量为０．０１５ ～ ０．０３０ 时，钛的收得率平均为６５ ；喂硫线调整 硫含量，硫的收得率平均为５７ 。２０ＣｒＭｎＴｉＨ一１ 熔炼化学成分实际控制结果见表３。 表３ ２０ＣｒＭｎＴｉＨ－Ｉ熔炼化学成分 实际控制结果（质量分数。％） Ｔａｂｌｅ．３ Ｔｈｅ ａｃｔｕａｌｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｍｅｌｔｉｎｇ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｆｏｒ ２０ＣｒＭｎＴｉＨ－Ｉ（ｍａｓｓ ｆａｒｃｔｉｏｎ．％） 化学 成分 Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ｃｒ Ａ１ Ｔｉ ０．１７０ ０．２４０ ０．８４０ ０．００９ ０．０２３ １．０３０ Ｏ．Ｏ２１ ０．０８０ 含量 ～ ０．２００ Ｏ．３１０ ０．９２０ ０．０２０ ０．０３３ １．１２０ ０．０４２ ０．０５０ ３．２连铸坯与钢材质量 连铸坯表面无结疤、凹坑和气泡等缺陷，内部 无明显成分偏析，中心疏松和缩孔均小于２级。 因采取堆垛缓冷措施，故铸坯检验未出现氢致白 点和热应力裂纹等缺陷。连铸坯酸浸横向低倍检 验结果见表４，２０ＣｒＭｎＴｉＨ一１钢材的夹杂物评级 情况见表５，２０ＣｒＭｎＴｉＨ一１钢材金相组织照片见 图１。 表４连铸坯酸浸横向低倍检验结果（级） Ｔａｂｌｅ．４ Ｔｈｅ ａｃｉｄ ｉｍｍｅｒｓｉｎｇ ａｎｄ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｌｎａｅｒｏ ｔｅｓｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｈｅ ｏｃｎｔｉｎｉｏｕｓ ｃａｓｔｉｎｇ ｂｌａｎｋ（ｇｒａｄｅ） 项目 中心 中心 缩孔 非金属 皮下 角部 偏析 疏松 夹杂物 裂纹 裂纹 控制 １．ｏ～ Ｏ．５～ ０水平ｏ ２～ｏ １．５ ｏ．５ Ｏ～Ｏ．５ Ｏ～ｏ．５ ．平均 Ｏ １．３ １．２ Ｏ．３ Ｏ．２ Ｏ．１ 表５ ２０ＣｒＭｎＴｉＨ－Ｉ钢材夹杂物评级（级） Ｔａｂｌｅ．５ Ｔｈｅ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｇｒａｄｅ ｏｆ ２０ＣｒＭｎＴｉＨ一１ ｓｔｅｅｌｓ（ｇｒａｄｅ） Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｉ ｌ粗系Ｉ１．ｏ ｌ １．ｏ细系 粗系 细系 粗系 系 ～１．５ １．０～１．５ １．Ｏ～２．０ ｏ ｌ ｏ Ｏ粗系 细系 Ｏ～Ｏ．５ 注：共统计６８个试样。 图１钢材金相组织（×１００） Ｆｉｇｕｒｅ．１ Ｔｈｅ ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｓｔｅｅｌｓ（×１００） 由表５可见，钢质纯净度较高；由图１可见， 维普资讯 http://www.cqvip.com
《大型铸锻件》 ＮＯ．３ ＨＥＡＶＹ ＣＡＳＴＩＮＧ ＡＮＤ Ｆ０ＲＧＩＮＧ Ｍａｙ ２００７ ２０ＣｒＭｎＴｉＨ钢材的金相组织为Ｆ＋Ｐ。 ３．４淬透性 “淬透性”是指钢能接受的淬火能力，即形成 马氏体的多少。衡量淬透性的标准一般以５Ｏ ９，５ 马氏体区距末端距离来表示。末端淬透性试验执 行ＧＢ／Ｔ ２２５标准。齿轮钢要求有足够的心部淬 透性和良好的渗层淬透性，以确保齿轮渗碳淬火 时表层和心部不出现过冷奥氏体分解产物。因 此，用末端淬透性代替以往的力学性能检验是评 价齿轮钢质量的重要指标，末端淬透性的稳定与 距墙部距膏／ｍ 否对齿轮热处理后变形的大小影响很大，淬透性 图２ ＧＢ／Ｔ ５２１６－－２００４中２ＯＣｒＭｎＴｉＨ 带宽窄、离散度越小越利于齿轮的加工及提高啮 的末端淬透性曲线 Ｆｉｇｕｒｅ．２ Ｔｈｅ ｅｎｄ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｄｅｇｒｅｅ ｃｕｒｖｅ 合精度。淬透性带宽的控制主要取决于化学成分 ｏｆ ２０ＣｒＭｎＴｉＨ ｉｎ ＧＢ／Ｔ ５２１６－－２００４ 的精确控制及成分的均匀性［１］。 每炉截取１个试样进行末端淬火，由试样末 影响齿轮钢淬透性带宽的因素很多，冶炼中 端起测量各距离的硬度。用ＨＲＵ一１５ＯＡＴ洛氏 各元素化学成分的搭配组合、成分的窄范围控制、 硬度计测定试样的淬透性。因试样末端冷却速度 残余元素的含量是主要因素［３］。试制钢成品的 最大，且距末端越远冷却速度越小，故可根据所测 碳、铝和钛的化学成分控制较好，这也是轧材性能 硬度值绘出末端淬透性曲线［３］。ＧＢ／Ｔ ５２１６— 较稳定和淬透性带宽较窄的原因之一。试制 ２００４中２０ＣｒＭｎＴｉＨ的末端淬透性曲线如图２所 ２０ＣｒＭｎＴｉＨ一１末端淬透性及［Ｏ］、［Ｎ］含量的检 示。 验结果见表６。 裹６ ２０ＣｒＭｎＴｉＨ－Ｉ末端淬透性及［ｏ］、［Ｎ］含■ Ｔａｂｌｅ．６ Ｔｈｅ ｅｎｄｑｕｅｎｃｈｉｎｇｄｅ霉 ｏｆ ２０ＣｒＭｎＴｉＨ－Ｉ ａｎｄｉｔｓ［ｏ］［Ｎ］ｃｏｎｔｅｎｔ 检验项目 ＧＢ／Ｔ ５２１６ 协议要求 试样数 测试值 偏差 平均值 晶粒度（级） ≥５ ≥５ ６２ ８ ０ ８ Ｊ９（ＨＲＣ） ４２～３Ｏ ２６～３４ ５８ ２６．５～３３ ６．５ ２９．８ Ｊ１５（ＨＲＣ） ３５～２２ ≤３Ｏ ５８ ２２．５～２８ ５．５ ２４．６ ｗ［ｏ］／×１０— ４６ １３～２５ １２ １９ ＷＩＮ］／×１０— ４８ ４２～７６ ３４ ５８ 注：（１）正火温度为９ＯＯ～９２０℃，末端淬透温度为８８０℃。 （２）Ｊ９和Ｊ１５分别表示距试样淬火末端９ ｍｉｌｌ和１５ ｍｉｌｌ处的洛氏硬度值． 由表６可见，试制的２ＯＣｒＭｎＴｉＨ一１淬透性 明显低于国标要求，完全符合用户协议要求，Ｊ９ ４ 结语 和Ｊ１５处带宽分别为ＨＲＣ ６．５和ＨＲＣ ５．５，基 （１）实践表明，采用ＢＯＦ－ＬＦ－ＣＣ工艺能够生 本实现窄带控制；淬透性检验合格率达１００ ９，５。 产汽车用优质齿轮钢。该钢表面质量、内部质量 ３．５晶粒度 和力学性能指标均符合协议及相应标准要求，用 晶粒度指标比较重要，细小均匀的奥氏体晶 户使用后反映较好，现已具有批量生产的能力； 粒可抗裂纹传播，对稳定钢材末端淬透性、减少齿 （２）转炉冶炼内控成分、ＬＦ精炼调铝加钛工 轮热处理后的变形量、提高渗碳钢渗碳层的强韧 艺及连铸全保护浇注工艺设计合理，生产稳定，熔 性具有重要意义［１］。经过转炉流程生产的 炼成分控制合理，实现了成分窄带控制（淬透性带 ２０ＣｒＭｎＴｉＨ一１钢材经过轧制后晶粒度均为８级， 宽小于ＨＲＣ ６．５，并按要求控制钢中硫含量在 未发生混晶现象，说明转炉冶炼工艺及轧制工艺 ０．０２０ ９，５～Ｏ．０３５ ９，５的范围内）。连铸坯内部无明 的控制能够满足生产细晶粒钢的需要，为齿轮钢 显偏析，轧材性能检验完全符合用户协议的要求， 的后序热加工及渗碳提供了基本保证。 实现了低成本生产汽车优质齿轮钢； （下转第３３页） ２１ 维普资讯 http://www.cqvip.com
《大型铸锻件》 ＨＥＡＶＹ ＣＡＳＴＩＮＧ ＡＮＤ Ｆ０ＲＧＩＮＧ Ｎｏ．３ Ｍａｙ ２００７ 从试验结果可以看出：该试验管板的复合界 面良好，复合层良好，无分层、无开裂现象。剪切 用约为２．４万元。正式生产的费用将略低于此次 验证性试生产的费用。 强度指标远远高于ＪＢ ４７３３的要求。外弯完好。 但内弯和侧弯在基材上均产生了裂断或裂纹现 调查结果显示，低压加热器管板采用带极堆 焊的方式复合焊接时，每块管板平均堆焊费用为 ８．６９万元。 象，证明基材（锻件）存在缺陷。 ＪＢ ４７３３－－１９９６（（压力容器用爆炸不锈钢复合 钢板》规定：当复合钢板的基材为锻件时，不进行 弯曲试验；可以只进行基材的拉伸试验和冲击试 验。检验爆炸不锈钢复合钢板的主要技术指标有 两个：复合界面的剪切强度和结合率。我们之所 以进行弯曲性能试验，是为了更多地收集试验数 据，掌握更全面的试验状况，力争使试生产一次成 功。从超声波探伤记录表也可以看出：该试验管 若采用爆炸复合焊的方式复合焊接，每块管 板平均节约费用６．２９万元。按工厂２００３年生产 １ｌ０块低加管板计算，共可节约６９２万元。 不难看出，爆炸复合焊方式的经济性十分优 越。 板的复合界面良好。厚度为６３的复合层，除中心 引爆点外，其余复合界面全部结合良好。中心引 爆点为爆炸复合之必需，采用补焊方法处理。厚 度为６６的复合层，除中心引爆点外，其复合界面 的边界部位另有一带状缺陷。 以上试验结果表明：此次进行的低加管板爆 炸复合焊试验是成功的，达到了我们预定的三个 目标：（１）爆炸复合后的试件，其周围环状凸起部 分不允许有变形，外观检验应合格；（２）复合界面 结合率达标：（３）复合界面剪切强度达标。可见， ７结论 图４试生产管板复合焊示意图 Ｆｉｇｕｒｅ．４ Ｔｈｅ ｓｋｅｔｃｈ ｏｆ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ｆｏｒ ｔｒｉａｌ—ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｕｂｅ ｐｌａｔｅ 采用该工艺方法后，我厂低加管板的生产周 期将比原来至少缩短一半，而生产成本至少降低 三分之二。同时，该工艺方法还可推广应用于汽 将爆炸复合焊方法应用于低加管板能够满足产品 设计及相关技术要求。 封加热器、冷油器等辅机的生产制造。 参考文献 ５试生产情况 中华人民共和国行业标准．ＪＢ／Ｔ ４７４８－－２００２压力容器用 镍及镍基合金爆炸复合钢板．国家经济贸易委员会发布． 中华人民共和国行业标准．ＪＩＭ７３３－－１９９６压力容器用爆炸 不锈钢复合钢板中华人民共和国机械工业部、中华人民共 我们选择了Ｍ７０８－２１１Ａ００１管板进行验证性 试生产。图４为试生产管板复合焊示意图。 试生产结果表明：无论是外观尺寸、平面度， 还是复合面结合率，均达到了产品图样及技术协 议的要求。 ６经济性分析 和国化学工业部、中华人民共和国劳动部、中国石油化工总 公司发布． 中华人民共和国国家标准．ＧＢ／Ｔ８１６５－－１９９７不锈钢复合 钢板和钢带．国家技术监督局发布． 东方汽轮机厂标准．ＤＺ２．１１．１Ｏ４—１９９８铬一镍不锈钢复合 钢板、复合薄钢板及钢带采购规范．标准化科发布． Ｍ７０８—２１１Ａ００１管板验证性试生产的总费 责任编辑龙礼建 （上接第２１页） 大汽车用齿轮钢的生产品种、数量及规模。 参考文献 ［１］殷瑞钰．钢的质量现代进展．北京：冶金工业出版社，１９９５． ［２］赵沛．炉外精炼及铁水预处理实用技术手册．北京：冶金工 业出版社，２００４． （３）试制中采用的关键工艺已用于生产１８～ ３０ＣｒＭｎＴｉＡ、２０ＣｒＨ、２０ＣｒＭｏＨ和ＳＡＥ８６２０Ｈ 等汽车用优质齿轮钢，应用效果良好； （４）为了稳定提高铝、钛与硫的回收率，保证 生产顺利进行，选择哪种钙处理方法，以避免发生 ［３］孙珍宝．合金钢手册．北京：冶金工业出版社，１９８４． 水口结瘤事故，这一问题还有待进一步研究； （５）采用ＢＯＦ—ＬＦ—ＣＣ新的工艺路线，可以扩 责任编辑龙礼建
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