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正火冷却速度对18CrNiMo7-6齿轮钢组织和硬度的影响
18CrNiMo7-6钢是一种表面硬化钢，主要用于生产重型齿轮，特别是重型卡车和沿海机械传动齿轮，当前也用于新的电力机车传动系统齿轮。具有高强度、高韧性和高淬透性等优点，广泛用于矿山、运输、机车牵引、起重和风电等工业领域。
近几年，18CrNiMo7-6钢走向国产化，现已在抚顺特殊钢股份有限公司批量生产。18CrNiMo7-6钢连续冷却后极易得到贝氏体（B）组织，由于贝氏体的存在硬度很高，不利于切削加工和渗碳、淬火处理。因而部分用户要求钢材退火后显微组织为铁素体（F）+珠光体（P）。为此，该公司科研人员结合生产实际，对18CrNiMo7-6钢的热处理试验后的显微组织进行研究，为钢材退火后得到铁素体+珠光体组织提供依据，根据实验结果制定出实际生产过程中的热处理曲线，获得铁素体+珠光体组织。
试验材料采用抚顺特殊钢生产的18CrNiMo7-6钢，生产工艺流程为：UHPEAF+LF+VD+模注→2000t快锻开坯→1000t精锻成材，钢材规格为Φ180mm。试验材料的化学成分如表1所示。样品取自180mm圆钢低倍片，切成楔形样品，样品半径50mm，角度45°。在实验室进行热处理模拟试验，采用高温箱式电加热炉，加热元件为碳硅棒和0Cr27Al7Mo2，热处理炉主要参数见表2。
表1 试验18CrNiMo7-6齿轮钢的化学成分/%
| C |
Mn |
Si |
S |
P |
Ni |
Cr |
Mo |
Al |
Cu |
N |
| 0.165 |
0.59 |
0.24 |
0.006 |
0.008 |
1.56 |
1.71 |
0.28 |
0.034 |
0.15 |
0.0129 |
表2 实验室箱式热处理炉主要参数
| 型号 |
额定功率/kW |
额定电压 /V |
额定温度 /℃ |
热电偶 类型 |
炉温均匀性 /℃ |
炉腔有效加热尺寸/mm |
| SX-10-13 |
10 |
380 |
1350 |
S |
±10 |
400×200×160 |
| SX-12-10 |
12 |
380 |
1000 |
K |
±10 |
500×300×260 |
在连续冷却曲线中，贝氏体开始转变温度在600℃左右，连续冷却时，珠光体转变鼻尖温度约为660℃，由先共析铁素体转变到发生珠光体转变需要约3h孕育期。现场生产过程中发现与理论存在一定偏差。因此，制定8组热处理（表3）试验用以对比分析。
表3 正火工艺对试验18CrNiMo7-6齿轮钢组织与HB硬度值的影响
| 样品号 |
热处理制度 |
试验结果 |
HB值 |
| 1 |
870℃ 1h，炉冷（10h），≤300℃空冷 |
B |
340～350 |
| 2 |
900℃ 1h，炉冷（11h），≤300℃空冷 |
B |
340～350 |
| 3 |
900℃ 1h，30℃/h 660℃ 4h，炉冷（6.5 h），≤300℃空冷 |
F+P |
190～210 |
| 4 |
900℃ 1h，转炉 660℃ 4h，炉冷（6.5 h），≤300℃空冷 |
F+P+B |
300～320 |
| 5 |
870℃ 1h，30℃/h 660℃ 4h，炉冷（6.5 h），≤300℃空冷 |
F+P |
190～210 |
| 6 |
870℃ 1h，转炉 660℃ 4h，炉冷（6.5 h），≤300℃空冷 |
F+P+B |
300～320 |
| 7 |
900℃ 1h，30℃/h 660℃ 4h，炉冷（6 h），≤300℃空冷 |
F+P |
190～210 |
| 8 |
900℃ 1h，转炉 660℃ 4h，炉冷（6 h），≤300℃空冷 |
F+P+B |
300～320 |
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