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神户制钢纯铁系软磁材料ELCH2、ELCH2S与耐凹坑性优良齿轮钢SCM418H、SCM420H化学成分
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-05-08
神户制钢纯铁系软磁材料ELCH2、ELCH2S化学成分与耐凹坑性优良齿轮钢SCM418H、SCM420H化学成分
1、神户制钢所的纯铁系软磁材料ELCH2、ELCH2S
为了提高汽车的安全性和舒适性并降低燃耗，车上多采用电子控制AT、电动转向装置、防振破坏系统等电子电磁控制部件。在采用电磁力的部件上，为了提高对控制信号的应答性和能源利用效率，在产生磁场的线圈中装入了铁芯材。原来多使用含碳0.10%左右的低C钢。然而近几年由于电磁控制技术的进步，要求各部件进一步高性能化并减少电耗。作为可满足这些要求的钢材，以下介绍神户制钢所开发的纯铁系列软磁材料。
1.1特点
除了材料的磁矩大小之外，软磁材料的磁特性也由其晶粒尺寸和析出物等金相组织因子所左右。特别是在多晶体的磁特性方面，因晶界和析出物变成了阻止磁畴壁移动的场所，成为降低磁特性的原因。
因此，决定从以下观点提高ELCH2系列产品的磁特性：
◆降低钢中C含量，使之成为高纯铁素体单相组织而增大磁矩。
◆减少钢中Al、N含量以降低晶界面积，从而减小磁畴壁移动阻力。
◆减低钢中Si含量并实现Mn含量最佳化。提高钢的冷锻性、增大S含量以提高钢的切削性能，从而改善钢的加工性，以提高部件生产率并降低生产成本。
结果是ELCH2系列产品具有优良磁特性，并兼具良好冷锻性和易切削性。其代表成分如表1所示。
表1：纯铁系软磁材料开发钢的成分
%
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性能
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钢种
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C
|
Si
|
Mn
|
P
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S
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|
磁特性优先组
|
ELCH2
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0.005
|
0.004
|
0.25
|
0.009
|
0.008
|
|
切削性改善型
|
ELCH2S
|
0.005
|
0.004
|
0.26
|
0.010
|
0.025
|
|
JISSUY
|
0.03以下
|
0.2以下
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0.5以下
|
0.03以下
|
0.03以下
|
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1.2用途
ELCH2系列产品实现了电磁控制部件的高性能化和高功能化，是能降低生产成本的软磁材料。至今为止，首先是将之用作油压控制螺线管的铁芯材料，也作为电磁离合器使用，为降低电耗并提高部件生产率作出了大的贡献。
伴随HEV和EV等新能源汽车的普及，新的电磁控制部件的开发和使用范围将会进一步扩大，向市场提供省电并降低生产成本的该类产品可以为降低环境负荷作出贡献。
2、神户制钢所开发耐凹坑性优良的齿轮钢KSCM418H
为降低汽车燃耗而进行的各种部件的轻量化已取得显著进步。然而，变速箱齿轮由于采用高强度钢材而实现了高转矩化和小型化，从而进一步增大了齿轮负荷。利用喷丸硬化技术和降低钢中杂质物含量虽可极大提高齿根强度，但高强度齿轮的损坏形态正持续转向齿面磨损、剥离，特别是断裂面的剥离损坏正在成为重要课题。
为了开发耐剥离寿命优良的齿轮而着眼于渗C-N处理，以最大限度发挥表面硬化的作用。以下概要介绍开发齿轮钢的特征和特性。
2.1特征
凹坑损坏由龟裂及其扩展构成，主要受到表面硬度、光洁度和润滑状态等的影响。特别是汽车用变速箱齿轮处于苛刻使用环境下，即使有油润滑的齿面温度也会升高至300℃，钢材软化就会恶化齿轮表面耐凹坑性。
齿轮表面硬化处理广泛采用在高温下将丙烷和丁烷扩散至表层的工艺。另一方面，渗C-N化处理则是用氨气等含N气体向表面渗N以生成N化物，从而增大钢的回火软化阻力。
由于KSCM418H采用了高浓度渗C和渗C-N化技术，一方面抵制了因不完全淬火组织生成引起的凹坑寿命下降，另一方面将硬质的C化物、N化物细微分散，从而大幅度提高了凹坑寿命。
2.2特性
由于增加了Si、Cr含量，在提高回火软化阻力的同时，还抵制了因加Mo所产生的不完全淬火组织。如此设计成分的钢材，其耐凹坑寿命要比一般齿轮用钢JIS渗C钢SCM420H高出10倍以上。此开发钢可用于需有优良耐凹坑性的滑动部件，如齿轮和转动轴等。开发钢的代表性化学成分如表2所示。
表2：齿轮用开发钢的成分
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钢种
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化学成分，%
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备注
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||||
|
C
|
SI
|
Mn
|
Cr
|
Mo
|
||
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SCM418H
|
0.18
|
0.50
|
0.45
|
1.40
|
0.40
|
开发钢
|
|
SCM420H
|
0.20
|
0.20
|
0.75
|
1.00
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0.15
|
JIS
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对成分的调整方案
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提高软化抗力
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析出硬化
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抵制不完全淬火造成硬度下降
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