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19CrNi5齿轮钢法国钢铁工业标准NF渗碳合金钢化学成分力学性能
近年来，我国汽车制造工业和工业机械制造得到了快速发展。尤其外国汽车制造厂纷纷到中国投资建厂，在这种背景下，加快汽车用钢的国产化就显得愈加紧迫。19CrNi5钢是法国钢铁工业标准（NF）中的一个渗碳合金钢，其钢材要求淬透带窄，钢材纯净度高，目前国内生产厂家很难生产达到依维柯汽车要求的产品，S厂根据用户要求进行了试制生产。
1 19CrNi5主要技术要求
1.1 化学成分（％）
C:0.16～0.21，Si:0.15～0.35，Mn: 0.70～1.00，P≤0.030，Cr:0.80～1.20，S:0.020～0.040，Al:0.020～0.050，Ni:0.80～1.20，Mo≤0.10，Cu≤0.30。其他残余元素均按19CrNi5标准要求控制。
1.2 钢材低倍
按GB1979检验，中心疏松、一般疏松均不能超过2级，偏析不超过一级，不得有肉眼可见 的缩孔、气泡、夹杂及白点。1.3 非金属夹杂物
A细≤2.0级，A粗≤2.0级，B细≤2.0级，B粗≤2.0级，C细≤2.0级，C粗≤1.5级，D细≤2.0级，D粗≤1.5级，球状夹杂物Ds≤1.5级。
1.4 淬透性
J5＝37～43HRC；J9＝34～40HRC；J15＝27～33HRC。
1.5 带状组织≤2.0级。
1.6 力学性能
试样经875±
1.7 晶粒度
奥氏体晶粒度5～8级。
1.8 交货状态
热轧状态交货，且热顶锻检验合格；钢材表面不得有裂纹、结疤、折叠及夹杂，如有必须清除。
2 试生产工艺路线
3 关键工艺点控制情况
3.1 化学成分内控要求
C ：0.17～0.20，Si：0.21～0.24，Mn ：0.84～0.85，S： 0.026～0.034，Cr： 0.90～0.91，Ni： 0.85～0.86，Al ：0.026～0.030
冶炼中严禁使用五害元素含量高的废钢，入炉原辅材料及铁合金必须进行干燥处理。
3.2 钢的氧含量控制
为了防止钢水过氧化和提高LF的精炼效果，LD冶炼终点碳控制在0.08～0.11%。为了提高LF脱氧效果并减少钢中夹杂物，使脱氧生成的Al2O3充分上浮，在初炼炉出钢过程加大预脱氧力度，出钢过程加FeAl量在3.0～
3.3 淬透性控制
为了保证钢的窄淬透性带宽，将钢中影响淬透性的主要元素实行窄成分控制，C：(0.18±0.01)％、Mn：(0.85±0.02)％、Cr：(0.90±0.02)％、Ni：(0.85±0.02)％。为了给LF精炼创造有利条件，初炼炉出钢过程加强挡渣操作，严格控制下渣量。
3.4 晶粒度控制
通过VD后喂入适量的Al线，使钢中Al在0.020以上确保钢的奥氏体晶粒度满足用户要求。同时为了减少喂Al后Al2O3夹杂物增多的问题，连铸上钢前保证大于15分钟的软吹时间，促使钢中Al2O3夹杂物充分上浮。
3.5 白点的控制
为了控制钢中白点缺陷， Ni提前加入钢包进行烘烤；并保证足够的VD真空度和真空时间（67Pa以下保持10分钟以上），将钢中H含量控制在2.0PPm以下。
3.6表面裂纹的控制
19CrNi5是包晶钢，在钢水凝固过程中容易产生连铸坯表面裂纹；同时该类钢在850～
为了减少钢材表面裂纹，在控制连铸坯裂纹的同时，通过控制连铸坯在轧钢加热炉内不同温度的停留时间来减少钢中AlN的析出，进一步减少钢材产生裂纹的几率。
4 试验结果
19CrNi5钢生产实际化学成分、低倍、高倍、力学性能、淬透性等结果见表1～5。
表1 19CrNi5的化学成分
Table 1 Chemical Composition for 19CrNi5
|
名称 |
C |
Si |
Mn |
S |
Cr |
Ni |
Al |
|
平均 |
0.19 |
0.23 |
0.84 |
0.03 |
0.91 |
0.85 |
0.028 |
表2 低倍组织（级）
Table 2 Macrostructure(Grade)
|
项目 |
中 心疏 松 |
一 般疏 松 |
一般点状偏析 |
边缘点状偏析 |
|
检验结果 |
1.5 |
0 |
0 |
0 |
表3 非金属夹杂物（级）
Table 3 Non-metallic inclusion(Grade)
|
项目 |
A |
B |
C |
D |
Ds |
||||
|
细系 |
粗系 |
细系 |
粗系 |
细系 |
粗系 |
细系 |
粗系 |
||
|
检验结果 |
2 |
0 |
1.5 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
表4 力学性能
Table 4 Mechanical Properties
|
项目 |
Rm（MPa） |
ReL（MPa） |
A（%） |
Aku（J） |
|
实际结果 |
1185～1320 |
960～970 |
12～14 |
64～70 |
表5 钢材末端淬透性检验结果如下
Table 5 Inspection Result for Steel Product End Quench Hardenability Test
|
端淬距离 |
J3（HRC） |
J9（HRC） |
J15（HRC） |
|
硬度范围 |
41~44 |
32.5~33.8 |
27.2~28.6 |
表6 晶粒度与带状
Table 6 Grain Size & Band
|
名称 |
晶粒度 |
带状 |
|
检验结果 |
7～7.5 |
1.5～2 |
5 结语
19CrNi5齿轮钢是一种渗碳用铬镍钢，具有高耐磨性和高韧性特点，同时具有一定的强度，是强韧性结合较好的钢种，主要用于制作承受高负荷的传动齿轮零件。S厂采用转炉初炼、LF+VD精炼、连铸连轧、缓冷生产工艺生产的该钢种，通过控制合理的化学成分以及关键工艺点的重点控制，保证了钢种的内在质量，从而使19CrNi5齿轮钢的各项性能技术指标均满足了用户的要求，为今后的批量生产积累了数据。