Mn-Cr系齿轮钢的发展与研究方法

Mn-Cr系齿轮钢的发展与研究方法

李东阳1，刘冰1，*，邹琦1

1.辽宁科技学院，辽宁 本溪 117004

摘要：齿轮钢是汽车用材中要求较高的关键材料之一，其质量不仅影响车辆寿命、能耗等经济技术指标，而且对于满足汽车的安全、舒适及环保要求也至关重要。本文介绍了Mn-Cr系齿轮钢的发展现状、趋势、存在的问题和研究方法。

关键词：齿轮钢、研究方法

中图分类号：TD41                         文献标识码：A                        

Development and Research method of Mn-Cr Gear Steel

Li Dong-yang,LIU Bing,ZOU Qi

(1.Liaoning Institute of Science and Technology,Liaoning Benxi 117004,China)

Abstract:Gear steel is one of the key materials in automobile materials. Its quality not only affects the economic and technical indexes such as vehicle life, energy consumption, but also is very important to meet the requirements of safety, comfort and environmental protection of cars. This paper introduces the development status, trend, existing problems and research aspects of Mn-Cr gear steel.

Key words:gear steel;research method

1研究概况和发展趋势

近年来，随着汽车行业引进车型的增多，国产汽车齿轮钢的品种和需求量明显增多，汽车齿轮钢的开发与研制成为特钢厂研究的核心内容，齿轮钢的性能提升对钢铁企业有着至关重要的影响。

目前大型特钢企业为进一步巩固齿轮钢的市场领先和优势地位，全面推进齿轮钢的升级工作，重点在产品升级， Mn-Cr系列齿轮钢等升级产品，加大高附加值齿轮钢的工艺技术改进和质量升级，提升产品规模化效益，该产品已经实现工业生产和出口，Mn-Cr系齿轮钢的发展趋势是研究开发新型高强度、经济型齿轮钢，生产淬透性带宽窄，成分均匀，产品性能稳定的高纯净度齿轮钢。

研究与生产表明，Mn-Cr系齿轮钢在生产过程中存在几个问题：第一，齿轮钢淬透性与国外先进水平存在差距，淬透性很难达到4HRC以内，急需机理性研究与改善工艺；第二，齿轮钢带状组织控制是生产的薄弱环节，而齿轮钢带状组织严重影响齿轮钢的横向性能与切削性，使齿轮钢硬度分布不均匀，因此必须控制齿轮钢轧后冷却工艺，采用两相区快速冷却消除带状组织；第三，加硫钢非金属夹杂物及钢质纯净度控制缺乏深入研究。

2研究方法

Cr-Mn系齿轮钢的钢种有：16MnCr5、20MnCr5、25MnCr5、28MnCr5、27MnCr5，主要用于奥迪、捷达、桑塔那及富康轿车齿轮，依维柯中巴车及部分引进的重型卡车齿轮。其生产方式主要是：UHP(或EBT) ＋LF/VD精炼→合金钢方坯连铸→（半）连轧轧机成材→精整→检验入库。

（1）确定影响Mn-Cr系齿轮钢淬透性因素，优化设计其化学成分，实现窄淬透性带宽控制。通过化学成分数据模型预测Mn-Cr系齿轮钢淬透性，通过实验室末端淬透性试验研究进一步确定化学成分对Mn-Cr系齿轮钢淬透性的影响，严格控制敏感性合金元素。

（2）研究轧后冷却工艺对Mn-Cr系齿轮钢组织与性能的影响 ①研究Mn-Cr系齿轮钢成分偏析行为和钢中带状组织的分布与特征； ②研究变形及冷却工艺过程中的组织演变规律，得出控制轧后两相区冷却工艺，快速冷却起始温度和最佳冷速，以消除带状组织。

（3）Mn-Cr系齿轮钢非金属夹杂物研究。研究加硫钢非金属夹杂物的形态与等级，研究加硫钢非金属夹杂物机理，确定控制夹杂物形貌和使夹杂物细化并弥散分布的有效措施。

3结语

优化Mn-Cr系列齿轮钢生产工艺，提升产品性能，提高国内齿轮钢产品的竞争力，有益于地方经济发展，为我国钢铁行业持续发展作出重要贡献；通过结合末端淬透性数据模型与实验室末端淬透性试验研究，确定影响齿轮钢淬透性因素，优化其化学成分，严格控制敏感性元素，保证奥氏体晶粒度及其稳定性；带状组织和加硫钢非金属夹杂物的机理研究有利于指导Mn-Cr系齿轮钢最优化生产工艺，提升产品的纯净度，提高Mn-Cr系齿轮钢产品的性能。

参考文献

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第十二届中国钢铁年会论文集——6.先进钢铁材料,2019:114-117.

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[3]孙雅平,杨丽,李永亮,杨玉厚.齿轮钢中硫化锰夹杂物热变形行为研究[J].钢铁钒钛,2022,43(05):186-190.

支撑项目：

辽宁省教育厅面上项目（LJKZ1067）KX84系列牙爪大跑道接触疲劳分析与预防；

辽宁科技学院大学生创新创业项目（202211430045基于损伤机理分析的改善结构钢组织性能工艺调控；

辽宁省教育厅青年项目（LJKQZ20222339）

通讯作者：

刘冰（1986年-），女，硕士，讲师，主要从事齿轮钢工艺调控与组织性能分析方面的研究。