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20CrMnTi圆钢加工开裂原因分析及改进措施王雷国;王建忠;姚建辉;杜敬洲【期刊名称】《金属世界》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】4页(P60-63)【作者】王雷国;王建忠;姚建辉;杜敬洲【作者单位】河钢邯钢品质管理部,河北邯郸 056015;河钢邯钢品质管理部,河北邯郸 056015;河钢邯钢品质管理部,河北邯郸 056015;河钢邯钢品质管理部,河北邯郸 056015【正文语种】中文渗碳钢20CrMnTi淬透性较高，经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，具有较高的低温冲击韧性，正火后可切削性良好，抗疲劳性能相当好，被广泛用于制造承受高速、中等或重载荷、冲击及摩擦的重要零件，如齿轮、齿圈、齿轮轴十字头等。
邯钢一炼钢厂有一台200 mm×200 mm断面方坯连铸机，具有中间包连续测温、结晶器电磁搅拌、末端电磁搅拌等功能。
大型轧钢厂棒材生产线全线轧机能够实现全线无扭控制轧制，轧线上设有测径仪，可保证产品尺寸精度。
邯钢大型轧钢厂棒材生产线于2011年3月投产，年设计生产能力为80万t，产品规格为φ12～90 mm圆钢，其中20CrMnTi占全部产量的5%。
但是该品种自生产以来，断续在使用过程中发生了几起较为典型的加工开裂问题，经过系列分析，找出了导致加工开裂的原因，并制定了改进措施，使加工开裂问题得到控制。
原因分析根据加工开裂质量异议处理情况，认为导致20CrMnTi加工开裂原因主要分为炼钢原因、轧钢原因和用户加工原因。
其中，20CrMnTi的化学成分要求见表1。
炼钢原因某用户反馈的棒材20CrMnTi在锻造、辗环过程发生纵向裂纹(见图1)，用户加工工艺为：圆钢—中频加热—下料—锻打—辗环—机加工—热处理。
从缺陷试样上切取金相试样进行裂纹缺陷分析(见图2)，裂纹深度为2.61 mm，裂纹头部宽度0.57 mm，裂纹周围可见大量氧化物质点，裂纹周围组织存在严重脱碳，判定该裂纹缺陷为铸坯裂纹。
1. 概述20CrMnMo是一种常用的合金结构钢，具有较高的强度和硬度，广泛用于制造各种齿轮零件。
在实际工作中，齿轮通常处于高强度、高速度、高温度等苛刻的工作条件下。
了解20CrMnMo齿轮在不同工作条件下的性能表现对于提高齿轮的使用寿命具有重要意义。
2. 高强度要求在工程机械、汽车、航空航天等领域，20CrMnMo齿轮通常需要承受较高的载荷和冲击。
这就要求齿轮材料具有足够的强度和韧性，以保证齿轮在工作中不易发生断裂或变形。
20CrMnMo钢具有较高的强度，可以满足齿轮在高载荷和冲击下的使用要求。
3. 高速度要求在一些工业设备中，齿轮需要以较高的转速工作，这就对齿轮的耐磨性能提出了较高的要求。
20CrMnMo齿轮具有良好的耐磨性能，可以适应高速度工作条件下的需求。
4. 高温度要求在一些特殊环境中，齿轮可能需要在较高的温度下工作，例如高温熔炼设备、高温润滑环境等。
20CrMnMo合金结构钢具有较好的高温强度和热稳定性，能够适应高温工作条件下的使用需求。
5. 总结在工程实践中，20CrMnMo齿轮的工作条件通常是多种因素综合作用的结果，需要综合考虑其强度、硬度、韧性、耐磨性、高温性能等多方面因素。
在实际设计和使用过程中，应根据具体工作条件对齿轮材料和热处理工艺进行合理的选择和设计，以确保齿轮在各种工作条件下都能够正常运行并具有较长的使用寿命。
还需注意齿轮使用过程中的维护和保养工作，及时检查和更换磨损严重的齿轮零件，以确保齿轮系统的可靠性和安全性。
6. 热处理对20CrMnMo齿轮的影响20CrMnMo齿轮在使用前通常需要经过热处理工艺，以提高其强度、硬度和耐磨性。
热处理工艺对20CrMnMo齿轮的性能具有重要影响，一般包括热处理温度、冷却速度和时效处理等环节。
6.1 热处理温度对20CrMnMo齿轮进行热处理时，热处理温度的选择对最终的组织结构和性能具有较大影响。
通常情况下，热处理温度会根据钢的化学成分和工作要求进行合理选择。
20CrMnMo齿轮渗碳淬火对渗碳质量影响论文摘要： 20CrMnMo齿轮渗碳淬火，受成分、设备、工艺和冷却方式影响。
生产实践证明，在保证炉子的保温、密封、排气良好的情况下，通过对工艺参数的优化改进，选择专用淬火油，可得到性能优良的淬火齿轮。
一、前言齿轮是我们日常生活中接触到的较多的机械产品，它的性能的好坏对产品的机械性能起着重要作用。
齿轮在渗碳淬火过程中，可能出现的问题很多，主要表现在以下几个方面：淬火后硬度不够、渗层深度不够、淬火后心部硬度过高、变形大、油淬后表面光亮度不够甚至开裂。
影响淬火质量的因素有很多，比如原材料成分、热处理工艺以及淬火后的冷却过程。
本文主要论述以上几个方面对齿轮渗碳淬火质量的影响。
二、材料成分对齿轮渗碳淬火质量的影响2.1 材料成分对心部硬度的影响20CrMnMo齿轮的主要合金元素是Cr、Mn和Mo元素。
Mo和Cr元素可以大大降低渗碳层中贝氏体形成的敏感性，Mn元素可以提高淬透性。
虽然Mn元素对提高心部淬透性来说是最经济有效的元素，但是Mn含量过多会产生如淬透性带失控等问题，淬透性越高，畸变量越大，因此要严格控制合金元素含量。
2.2 材料成分对内氧化的影响在热处理期间，在合金表面的下方形成氧化物的现象称为内氧化。
在气体渗碳中，Mn和Cr是容易与介质中的氧原子发生氧化的元素，所形成的氧化物会导致钢表层的合金元素流失，Mo元素则对内氧化的影响较小。
对于Mn元素，它的流失会导致淬透性降低，以及表层中非马氏体组织（在渗碳淬火件表面中经常出现连续或不连续的网状或块状黑色组织，此处恰好不是表层压应力最大的区域，被公认是由于内氧化而贫化合金元素导致形成屈氏体类组织，也被成为非马氏体组织）的形成；Cr元素的损失则使渗层中碳化物的形成变得困难。
只要表面转变为马氏体组织，较浅的表面氧化对疲劳特性无明显影响，而严重的氧化会因从奥氏体中消耗大量的合金元素而降低其淬透性，导致形成其它一些非马氏体组织（如屈氏体、珠光体组织），这些组织会降低表面压应力，对疲劳性能不利。
