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铌Nb含量对20CrMnTiH齿轮钢的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-09-04
研究了不同Nb含量的20CrMnTiH齿轮钢的奥氏体晶粒长大行为
汽车齿轮是重要的传动零件，必须满足其复杂的性能要求。齿轮表面要经过渗碳和淬火处理，以得到硬的表面和韧的心部，最终获得优异的耐磨性能和疲劳强度。传统的渗碳过程是在880～930℃之间奥氏体化后进行20h渗碳处理，得到大约2mm的渗碳层厚度。提高渗碳温度可以增加渗碳层厚度，缩短渗碳时间，从而提高生产效率。但是，渗碳温度的升高会导致奥氏体晶粒明显长大。奥氏体晶粒尺寸能够影响工件表面硬化区及心部的相变行为、微观组织和力学性能，此外，均匀的晶粒尺寸分布会显著降低变形的不均匀性。经过二次淬火可降低高温渗碳对性能的影响，但是降低了生产效率。为简化工艺，提高生产效率，可使用一次淬火，通过添加Nb、Ti等微合金化元素来阻止高温渗碳对晶粒粗化的影响。Nb和Ti等元素形成的碳、氮化合物在高温渗碳的过程中通过阻碍晶界移动可以延缓晶粒长大。
科研人员研究了不同Nb含量的20CrMnTiH齿轮钢的奥氏体晶粒长大行为。采用光学显微镜和透射电镜分析了试验钢分别加热到950～1200℃奥氏体化保温1h后的奥氏体晶粒变化和析出情况。结果表明，随着Nb含量的增加，晶粒粗化温度不断提高。保温时间为1h的情况下，每增加0.03%Nb，晶粒粗化温度提高50℃；超过晶粒粗化温度后，含Nb析出相的数量因溶解而大大降低，对晶界的钉扎作用消失，奥氏体晶粒长大。
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