齿轮钢
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第一部分zf齿轮钢简介摘要:一、概述二、zf 齿轮钢的定义与分类三、zf 齿轮钢的性能与特点四、zf 齿轮钢的应用领域五、zf 齿轮钢的发展趋势与前景正文:zf 齿轮钢是一种特殊的合金钢,主要用于生产齿轮,以满足不同领域的应用需求。
本文将详细介绍zf 齿轮钢的相关知识,包括定义、分类、性能、特点、应用领域以及发展趋势等。
首先,我们需要了解zf 齿轮钢的定义。
zf 齿轮钢,全称为zf gear steel,是一种专门用于生产齿轮的合金钢。
它具有良好的硬度、强度和耐磨性,能够满足齿轮在各种工况下的使用需求。
接下来,我们将对zf 齿轮钢进行分类。
根据钢中合金元素的不同,zf 齿轮钢可分为高碳钢、中碳钢、低碳钢等。
这些钢材具有不同的性能特点,可适用于不同类型的齿轮。
在了解了zf 齿轮钢的定义和分类后,我们来探讨一下zf 齿轮钢的性能与特点。
zf 齿轮钢具有高硬度、高强度和高耐磨性,这使得齿轮在承受大载荷、高扭矩的工况下仍能保持稳定的运行。
此外,zf 齿轮钢还具有良好的韧性,可有效防止齿轮在受到冲击和弯曲时的断裂。
zf 齿轮钢广泛应用于各个领域,如汽车、船舶、工程机械、风力发电等。
其中,汽车行业对zf 齿轮钢的需求尤为旺盛。
一辆汽车上大约有40-50 个齿轮,包括变速器齿轮、差速器齿轮、主减速器齿轮等。
这些齿轮都需要使用高性能的zf 齿轮钢来制造,以确保汽车在各种工况下的稳定运行。
最后,我们来看一下zf 齿轮钢的发展趋势与前景。
随着我国汽车、船舶、工程机械等行业的快速发展,对zf 齿轮钢的需求也在不断增加。
未来,随着行业技术的进步和市场需求的提高,zf 齿轮钢将朝着高性能、高效率、环保低碳的方向发展,以满足更加严苛的应用需求。
总之,作为一种重要的合金钢,zf 齿轮钢在各个领域发挥着重要作用。
齿轮钢自给率
齿轮钢是一种特殊钢材,用于制造齿轮等机械零件。
中国齿轮钢的自给率是指国内齿轮钢的产量满足国内齿轮生产需求的比例。
由于齿轮钢的应用覆盖面较广,中国齿轮产业主要由车列齿轮、工业齿轮和齿轮装备三部分组成。
其中,车列齿轮的市场份额达到60%,工业齿轮由工业通用、专用、特种齿轮构成,其市场份额分别为18%、12%、8%,齿轮装备占市场份额的2%。
在中国,齿轮钢的生产和需求受到多种因素的影响。
近年来,随着中国经济的快速发展和制造业的不断升级,对齿轮钢的需求不断增加。
同时,国内齿轮钢生产企业也在不断改进生产技术,提高产品质量,以满足国内市场的需求。
然而,由于市场需求的波动和原材料供应的不稳定,中国齿轮钢的自给率可能会出现波动。
因此,有必要加强对齿轮钢市场的监测和预测,以确保齿轮钢的供应和需求平衡,促进中国齿轮钢产业的健康发展。
齿轮钢的化学成分标准齿轮钢是一种用于制造齿轮的特殊钢材,其化学成分标准对于保证齿轮的强度、耐磨性和韧性至关重要。
在制造齿轮的过程中,选择合适的齿轮钢材料,对于提高齿轮的使用寿命和性能至关重要。
首先,齿轮钢的化学成分标准主要包括碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、铬(Cr)、镍(Ni)等元素的含量。
其中,碳是提高齿轮钢的硬度和强度的关键元素,通常含量在0.15%~0.25%之间。
硅和锰的含量可以调节齿轮钢的强度和韧性,硅的含量一般在0.20%~0.35%,锰的含量一般在0.70%~1.20%。
磷和硫的含量应该尽量控制在较低水平,以提高齿轮钢的纯净度和韧性。
而铬和镍的含量则可以提高齿轮钢的耐磨性和耐蚀性,铬的含量一般在0.40%~0.60%,镍的含量一般在1.25%~1.75%。
其次,齿轮钢的化学成分标准还需要考虑材料的热处理性能。
齿轮在使用过程中会受到较大的载荷和摩擦,因此齿轮钢需要具有良好的热处理性能,以保证齿轮在高温和高压下不易变形和损坏。
因此,齿轮钢的化学成分标准中,通常还会包括一些合金元素的含量,如钼(Mo)、钒(V)、钛(Ti)等,这些合金元素可以提高齿轮钢的热处理硬化性能和淬透性。
最后,齿轮钢的化学成分标准还需要考虑材料的加工性能和焊接性能。
齿轮钢通常需要进行切削加工和焊接,因此需要具有良好的加工性能和焊接性能。
在确定化学成分标准时,需要考虑材料的切削性能、热处理变形性和焊接变形性,以保证齿轮的加工和焊接质量。
综上所述,齿轮钢的化学成分标准对于保证齿轮的强度、耐磨性、韧性、热处理性能、加工性能和焊接性能至关重要。
制造齿轮时,需要根据实际使用条件和要求,选择合适的齿轮钢材料,并严格按照化学成分标准进行生产和加工,以保证齿轮的质量和性能。
Mn-Cr系齿轮钢的发展与研究方法发布时间:2023-04-12T00:41:38.304Z 来源:《科学与技术》2023年1期作者:李东阳1,刘冰1,*,邹琦1 [导读] 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,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:ADevelopment and Research method of Mn-Cr Gear SteelLi 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 method1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。
浅析20CrMnTi渗碳齿轮钢的淬透性淬透性是齿轮钢的重要特性,钢材淬透性的稳定与否对钢件热处理后变形影响很大。
因此研究分析齿轮钢的淬透性具有重要的实际意义。
现通过理论分析和实验,探讨了20crmnti渗碳齿轮钢成分对于淬透性的影响。
znhajogeyniu浅析2cmni0rt渗碳齿轮钢的淬透性程雷陈清(西法士特齿轮有限责任公司,西宝鸡72o)陕陕249选择要:淬透性是齿轮钢的重要特性,材淬透性的稳定与否对钢件热处理后变形影响很大。
因此研究分析齿轮钢的淬透性具有重要的实钢国际意义。
通过理论分析和试验,探讨了2cmni0rt渗碳齿轮钢成分对淬透性的影响。
关键词:0mni齿轮钢;渗透;环2crt;熄灭阴影伴随汽车工业的发展,汽车材料的需求也正日渐增长,同时对用较复杂,淬透性影响可从2方面解释:1t固溶于基体,对个()i可质量的要求也愈加严格。
车工业使用的优质钢材中,汽齿轮钢占据提高钢淬透性;2t形成难溶粒子,而控制晶粒度,火时为()i从淬超过l%。
目前对于齿轮钢的生产,7需要加快齿轮钢国产进度,而新相形成提供形核质点位置,从而降低钢淬透性,外t与c结此i且对尚未突破其地位的2cmni0rt齿轮钢,需要不断提高质量。
衡合成tc,i降低了钢的淬透性。
量齿轮钢质量水平的指标包括淬透性、晶粒度和纯洁度。
中淬透其性的特征尤为重要,它取决于过冷奥氏体稳定性大小。
齿轮钢淬透淬透性的稳定性直接影响钢件热处理后的变形,因此齿轮钢对淬透性带宽有很高的要求。
淬透性带越窄,分散度越小,越有利于齿轮加工,提高啮合精度。
因此,本文分析了2cmni0rt渗碳齿轮钢的淬透性,研究和探讨了齿轮钢淬透性的特点和影响因素。
w'/c)%“[/1]%囊疆项强图1c含量对淬透性的影响图2 it含量对淬透性的影响12cmnj碳齿轮钢淬透性的影响因素0t渗淬透性指的是在淬火时钢材能够得到的淬硬层深度。
在g51―8b265中规定了2cmniort齿轮钢的淬透性以j、l表示。
湖北新冶钢有限公司企业标准Enterpise standard of HUBEI XINYEGANG CO.,LTDXYGW****-2008齿轮钢***Gear steel ***2008-1-1批准 2008-1-2实施湖北新冶钢有限公司HUBEI XINYEGANG CO.,LTDXYGW****-2008前言Foreword本标准由湖北新冶钢有限公司提出The standard is proposed and issued by HUBEI XINYEGANG CO.,LTD.本标准由湖北新冶钢有限公司技术部归口The standard is archived by Technology Department of HUBEI XINYEGANG CO.,LTD. 本标准主要起草人:(签字)李博鹏Drawn up by :(signature)Li BoPeng本标准主要审核人:(签字)Audited by:(signature)本标准批准人:(签字)Approved by :(signature)齿轮钢***技术条件Specification of Gear Steel ***1适用范围Scope本技术条件适用于供出口用齿轮钢***热轧或者热锻棒材.This specification is applied for the hot rolled or hot-forged bar of gear steel *** expecilly used for our export product delivery.本标准规定了热轧和锻制的合金结构钢尺寸、外形、重量及允许偏差、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志和质量证明书等。
This standard specifies the dimensions, shapes, weight and allowed deviations,technical requirement, inspection methods, inspection rules, packing, marking and quality certificates of hot rolled or forged structural alloy steels.本标准适用于直径或厚度不大于250mm的合金结构钢棒材。
42cd4齿轮钢规格
42CD4齿轮钢是一种高强度合金钢,其化学成分为碳(C)0.38-0.45%,硅(Si)0.17-0.37%,锰(Mn)0.5-0.8%,硫(S)不超过0.035%,磷(P)不超过0.035%,铬(Cr)0.9-1.2%,钼(Mo)0.15-0.3%。
该钢具有优异的耐疲劳性、抗磨损性和良好的机械性能,广泛应用于汽车、机械等领
域的齿轮制造。
42CD4齿轮钢的规格包括直径、长度、宽度、厚度等多个参数,具体视使用场合和需求不同而异。
一般来说,42CD4钢轮轮轮齿的硬度达到了60-65 HRC(哈德度),可以保证在重载,高速,高强度的使用环境下不易磨损。
其化学成分的设计以及加工工艺的优化,能够保证
42CD4齿轮钢的高强度和较高的韧性,不易断裂和过早疲劳。
在制造42CD4齿轮钢的过程中,需要进行适当的加工与热处理。
热处理方式包括回火、正火等,可以提高42CD4齿轮钢的硬度和韧性,并减少内部变形。
此外,在制造过程中还需要确保42CD4齿轮钢的化学成分符合标准要求,保证产品的优异性能。
总的来说,42CD4齿轮钢是一种高强度、高韧性的合金钢,广泛应用于汽车、机械等领域的齿轮制造中。
其规格多样,可根据生产需求进
行选择和加工,以保证产品的高品质和稳定性能。
在应用和加工过程
中,还需要注意对该钢的优化加工和热处理方式的选择,以最大限度发挥其优异性能。
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齿轮钢参数齿轮钢是一种用于制造齿轮的特殊钢材,具有优异的力学性能和耐磨性能。
齿轮钢的参数是指用来描述它的各项性能指标和化学成分的参数。
下面将就齿轮钢的几个重要参数进行详细介绍。
1. 化学成分齿轮钢的化学成分对其性能起着决定性的影响。
一般来说,齿轮钢的主要元素包括碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、硫(S)、磷(P)等。
其中,碳是提高齿轮钢硬度和强度的关键元素,而硅和锰则可以提高齿轮钢的韧性和耐磨性。
此外,硫和磷的含量应控制在一定范围内,以保证齿轮钢的加工性能和冷却性能。
2. 硬度齿轮钢的硬度是指其抵抗外力的能力。
通常采用洛氏硬度(HRC)来表示。
齿轮钢的硬度取决于其化学成分和热处理工艺。
一般来说,齿轮钢的硬度应在40~60 HRC之间,以满足其在高速旋转和重载工况下的使用要求。
3. 强度齿轮钢的强度是指其抵抗变形和断裂的能力。
强度主要受到齿轮钢的化学成分、热处理工艺和晶粒大小的影响。
一般来说,齿轮钢的屈服强度和抗拉强度应在一定范围内,以保证其在使用过程中不会发生塑性变形或断裂。
4. 韧性齿轮钢的韧性是指其抵抗断裂的能力。
韧性主要取决于齿轮钢的化学成分、热处理工艺和晶粒大小。
一般来说,齿轮钢的韧性应在一定范围内,以保证其在受到冲击和振动时不会发生断裂。
5. 磨损性能齿轮钢的磨损性能是指其在高速旋转和重载工况下的耐磨性能。
磨损性能主要取决于齿轮钢的化学成分、热处理工艺和晶粒大小。
一般来说,齿轮钢的磨损性能应在一定范围内,以保证其在使用过程中不会发生过度磨损和疲劳断裂。
齿轮钢的参数包括化学成分、硬度、强度、韧性和磨损性能等。
这些参数对于齿轮钢的性能和使用寿命起着重要的影响,因此在选择和使用齿轮钢时,需要根据具体的使用要求和工况条件来确定合适的参数范围。
同时,在制造过程中,也需要严格控制这些参数,以保证齿轮钢的质量和可靠性。
齿轮钢齿轮钢是对可用于加工制造齿轮的钢材的统称。
一般有低碳钢如20#钢,低碳合金钢如:20Cr、20CrMnTi等,中碳钢:35#钢、45#钢等。
中碳合金钢:40Cr、42CrMo、35CrMo等,都可以称为齿轮钢。
这类钢材通常按照使用要求经过热处理之后都具备良好的强度、硬度和韧性,或者是表面耐磨而心部有良好的韧性和耐冲击。
目录一齿轮用钢的机械要求二齿轮用钢的冶金质量要求三我国齿轮钢的生产现状四齿轮用钢一、齿轮用钢的机械要求齿轮在工作过程中起着传递动力和改变速度的作用, 啮合齿面间既有滚动、又有滑动, 轮齿根部还受到脉动或交变弯曲的作用。
在由此而引起的各种应力的作用下, 齿轮将发生轮齿折断、齿面胶合、齿面疲劳及齿面磨损等失效情况。
引起齿轮失效的主要应力有: 摩擦力、接触应力和弯曲应力。
根据齿轮失效的形式和原因, 在选择齿轮材料及热处理方法时应从以下几方面考虑:1轮齿表面有足够的硬度。
齿面存在实际上的凹凸不平, 因而局部会产生很大的压强, 引起金属塑性变形或嵌入相对表面, 导致金属直接接触和粘着, 当啮合齿面相对滑动时, 产生了摩擦力。
齿面磨损就是由于相互摩擦的结果。
减少这类磨损的关键, 是提高轮齿表面的塑变抗力, 即提高齿面硬度。
提高齿面硬度还可以改善齿面接触状态, 从而提高齿面的抗疲劳能力。
2轮齿芯部要有足够的强度和韧性, 以保证在变载荷或冲击载荷作用下, 轮齿有足够的抗冲击能力。
3大小齿轮应有一定硬度差, 以提高其抗胶合能力。
4须考虑材料加工性和经济性。
二齿轮用钢的冶金质量要求2. 1 末端淬透性我国目前对齿轮的带宽控制情况是:骨干企业是两点控制,J9 一般为6~8HRC ,J15 一般为6~10HRC;一般企业要求符合GBPT3077 -1999 或单点控制。
国外对齿轮钢淬透带宽的控制一般是全带控制在4~7HRC。
2. 2 纯洁度我国目前对齿轮钢的[O] 要求是小于20 ×10 -6 ,外国一般要求小于15 ×10-6。
齿轮钢综述齿轮产品是机械工业的关键基础件,绝大部分机械成套设备的主要传动部件都是齿轮传动。
近年来,我国齿轮产业快速发展,齿轮产业已成为中国机械通用零部件基础件领域的领军级行业,中国已经成为名副其实的世界齿轮制造大国。
而齿轮行业的主要上游产业为钢铁产业,钢铁是齿轮产品的主要原材料来源,因此齿轮钢的变动对齿轮行业有着直接的影响。
一、齿轮钢的应用及市场1、齿轮钢的应用齿轮钢使用覆盖面较广,我国齿轮产业由三部分合成:车列齿轮、工业齿轮和齿轮装备。
其中,车列齿轮其市场份额达到60;工业齿轮由工业通用、专用、特种齿轮构成,其市场份额分别为18、12、8;齿轮装备占市场份额的2。
车辆齿轮主要是为汽车、摩托车、农用运输车、农机、工程机械配套的齿轮,以汽车齿轮为主。
车辆齿轮中汽车齿轮占60%、摩托车3.5 %、农用运输车15 %、农机12 %、工程机械9.5%。
工业齿轮是为工业企业用各种成套机械装备配套的齿轮装置(如减速机),约占齿轮总量的40%。
2、齿轮钢的市场需求2013年我国齿轮钢的消费量接近280万t,从国内市场供需情况看,国产齿轮钢在数量上基本能满足国内汽车及工程机械齿轮的需求。
随着我国经济的稳步增长,机械制造业持续发展,汽车等制造业用高档齿轮钢,作为重点发展的关键特钢品种;高强高韧汽车用钢、高品质轴承钢、齿轮钢等生产技术列入钢铁行业十二五期间的技术创新重点。
齿轮需求量日趋增长,无疑将对齿轮钢市场注入强大的动力和活力,未来市场巨大,前景广阔。
二、我国齿轮钢的生产概况我国齿轮钢的生产主要集中在特钢企业,大约占总量的35%。
1、生产工艺路线我国齿轮钢的生产工艺路线基本上有两种类型:1) EF(或BOF)+LF(或V AD或RH)精炼→模注成锭→初轧开坯(或锻材)→横列式轧机或半连轧轧机成材→精整→检验入库2) 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2、主要钢种按照合金系列分类,齿轮钢可分为Cr—Mn—Ti系、Cr系、Mn—Cr系、Cr—Mo系、Cr—Mn—B系以及Cr—Ni—Mo系。
机器人谐波减速器齿轮钢的尺寸精度与匹配性分析机器人谐波减速器是一种高精度、高效能的机械传动装置,广泛应用于自动化设备中。
齿轮是谐波减速器的核心部件之一,其尺寸精度和匹配性对谐波减速器的性能至关重要。
本文将对机器人谐波减速器齿轮钢的尺寸精度与匹配性进行分析。
首先,我们需要了解机器人谐波减速器齿轮钢的尺寸精度对谐波减速器的影响。
齿轮的准确尺寸可以保证传动精度和传动效率,同时也能减小机械噪音和振动。
尺寸精度包括模数、齿轮齿数、齿向间隙等方面。
模数是齿轮的基本参数,决定了齿轮齿数和齿廓形状。
齿数越多,齿轮齿廓越平滑,传动效率越高。
齿向间隙则保证了齿轮的正常运转,如果间隙不合适会导致齿轮啮合不良、磨损加剧等问题。
齿轮钢的材料也对尺寸精度有着直接影响。
常见的齿轮钢材包括优质碳素钢和合金钢等。
优质碳素钢具有良好的强度和韧性,适用于大部分机械传动装置。
合金钢的含有合金元素,能够提高钢的硬度和耐磨性,适用于工作负载较大、速度较高的情况。
选择合适的齿轮钢材能够提高谐波减速器的使用寿命和性能稳定性。
其次,我们需要分析机器人谐波减速器齿轮钢的匹配性。
匹配性是指不同齿轮的轴向和径向配合精度。
轴向配合精度决定了谐波减速器齿轮的轴向运动是否平稳,径向配合精度则影响了谐波减速器齿轮啮合的稳定性和传动效率。
在实际应用中,齿轮的尺寸精度和匹配性往往通过制造工艺和机加工精度来实现。
首先,制造工艺包括齿轮的锻造、热处理和齿轮设备的加工等环节。
锻造工艺能够使齿轮获得较高的密度和均匀性,进一步提高齿轮的强度和韧性。
热处理工艺则可以通过淬火、回火等方式来调节齿轮的硬度和耐磨性。
齿轮设备的加工精度则决定了齿轮的实际尺寸和外形精度。
除了制造工艺,机加工精度也是实现齿轮尺寸精度和匹配性的关键。
机加工过程中包括齿轮的车削、铣削、磨削和齿面整容等环节。
车削是最常见的机加工过程,通过调整机床和刀具的参数来达到齿轮的精度要求。
铣削和磨削则可以进一步提高齿轮的表面质量和精度。
车辆渗碳齿轮钢技术条件19CrNi51. 背景介绍车辆渗碳齿轮钢是一种应用广泛的特种钢材料,主要用于生产汽车、机械设备等领域的齿轮零件。
其中,19CrNi5是一种具有优良性能的车辆渗碳齿轮钢,其技术条件对于提高零件的强度和耐磨性具有重要意义。
2. 19CrNi5车辆渗碳齿轮钢的化学成分19CrNi5车辆渗碳齿轮钢的化学成分为:C:0.17-0.23,Si:0.17-0.37,Mn:0.50-0.80,Cr:1.20-1.60,Ni:1.25-1.65,S≤0.035,P≤0.035。
其合理的化学成分能够保证钢材具有良好的机械性能和热处理性能,达到车辆渗碳齿轮钢的技术要求。
3. 19CrNi5车辆渗碳齿轮钢的热处理工艺(1)固溶处理:将19CrNi5车辆渗碳齿轮钢加热至950℃左右,保温1小时,然后冷却至适宜的温度,以消除钢材中的奥氏体晶粒并改善可加工性。
(2)磷化处理:采用高温磷化工艺,使齿轮钢表面形成均匀的磷化层,提高其硬度和耐磨性。
(3)渗碳处理:将19CrNi5车辆渗碳齿轮钢置于含碳气氛中,在高温高压条件下进行碳渗透,使钢材表面和表层组织形成硬度较高的渗碳层,提高齿轮的耐磨性和使用寿命。
(4)淬火处理:将渗碳后的19CrNi5钢进行快速冷却,使其达到良好的强度和硬度。
4. 19CrNi5车辆渗碳齿轮钢的性能要求(1)强度要求:抗拉强度≥1100MPa,屈服强度≥875MPa。
(2)韧性要求:冲击韧性≥54J/cm²,断面收缩率≥45。
(3)硬度要求:表面硬度HRC≥60。
(4)耐磨性要求:在不同工况下,19CrNi5车辆渗碳齿轮钢的耐磨性要符合相关标准和要求。
5. 19CrNi5车辆渗碳齿轮钢的加工工艺在生产过程中,通常采用先热处理、再机加工的工艺顺序。
精细的加工工艺可以保证钢材的精度和表面光洁度,提高齿轮的传动效率和使用寿命。
结语19CrNi5车辆渗碳齿轮钢作为一种应用广泛的特种钢材料,其技术条件对于保证车辆齿轮零件的强度和耐磨性具有重要意义。
特殊钢冶金工艺学课程作业姓名:学号:专业:钢铁冶金授课教师:齿轮钢定义:齿轮钢是对可用于加工制造齿轮的钢材的统称。
从处理工艺上可分为调质钢、淬火钢、渗碳渗氮钢(17CrNiMo, 20CrNiMoAl)。
从成分上分为低碳钢,如20#钢,低碳合金钢,如:20Cr、20CrMnTi等,中碳钢:35#钢、45#钢等,中碳合金钢:40Cr、42CrMo、35CrMo等。
性能要求:齿轮一般都使用润滑剂保护,而液态的润滑剂对齿轮有腐蚀作用,而且齿轮工作时会受到循环弯应力的作用,故齿轮一般失效形式有齿面磨损、齿面胶合、疲劳点蚀、轮齿折断、齿面塑性变形。
因此,齿轮制造对齿轮钢的使用性能要求有:具备良好的强度、硬度、和韧性,或者是表面耐磨而心部有良好的韧性耐冲击。
齿轮制造对齿轮钢的加工性能要求主要有:(1)足够的心部淬透性和良好的深层淬透性, 确保齿轮渗碳淬火时渗层和心部不出现过冷奥氏体分解产物;(2)齿轮渗碳淬火后变形小, 免去或减少磨削加工, 降低运行噪音;(3)良好的成形性;(4)良好的可热处理性。
具备以上优良性能的齿轮钢要求具有淬透性带窄、洁净度高、晶粒细小均匀和较高的抗弯曲冲击力的特点。
窄淬透性带的齿轮钢热处理后变形量小, 齿轮修磨量小、咬合精度高, 淬透性带宽度愈窄, 离散度愈小, 愈有利于齿轮的加工及提高其咬合精度。
钢中氧含量是影响疲劳寿命的一个重要因素, 据资料介绍, 当氧含量从25 ppm降到11 ppm时, 其接触疲劳强度可提高4倍。
国内特钢企业采取控制终点C、造精炼渣、VD脱气、吹氩软搅拌等生产工艺, 可保证齿轮钢的氧含量≤ 20ppm 。
奥氏体晶粒过于粗大, 会增加钢的变形开裂倾向, 并降低韧性。
细小均匀的奥氏体晶粒对稳定钢材的末端淬透性、减少齿轮热处理后的变形量、提高渗碳钢的脆断抗力具有重要意义。
国内特钢企业通过控制钢中残余Al、Ti、B等细化晶粒的元素含量, 并且控制成分均匀, 可保证奥氏体晶粒度细小并无混晶现象, 齿轮钢的奥氏体晶粒度均控制在7级~ 8级。
若钢材的组织均匀性差, 存在较严重的带状组织, 则会导致齿轮在渗碳或碳氮共渗热处理后组织不理想, 硬度不均。
易切削钢主要是Mn- Cr 系列齿轮钢,为了保证切削加工性能, 标准要求S 的质量分数控制在0.020%~0.035% ,硫是易挥发元素, 在冶炼过程中很难控制。
在真空精炼后, 根据钢中S含量, 采用钢包喂线方法, 向钢包中喂入硫磺粉线。
通过对喂线速度、喂线量及炉渣碱度的控制, 使钢中S控制在所要求的范围内。
齿轮钢成分分析:齿轮钢品种繁多,世界各国都根据使用性能要求和本国的资源条件, 建立各自的齿轮用钢系列,不同系列的齿轮钢成分也不尽相同。
如德国采用Mn- Cr系列钢( 16MnCr5、20MnCr 5、25Mn Cr 5、27MnCr 5) ; 日本应用Cr 系钢( SCr 415H、SCr 420H) 和Cr- Mo系钢( SCM 415H、SCM420H) ; 美国采用Cr- Ni- Mo 系钢( SAE8615、8620) ;法国采用Cr- Ni系钢( 19CN5) 和Cr- Mo 系钢( 20CD4、27CD4、30CD4);我国多年来大量使用的是20CrMnTi齿轮钢,品种单一, 改革开放后汽车工业从不同国家引进了多条生产线, 相应地引进了许多齿轮钢号, 逐步开发使用Cr系、Mn-Cr系、Cr- Mo系、Cr- Ni- Mo、Cr- Mn- B系齿轮钢。
齿轮钢中主要元素有C、Mn、Cr、Ni、Mo,它们在齿轮钢中的作用如下。
C:形成钢材强度的主要元素,随着含碳量的增加,钢材强度提高,但同时钢材的塑性、韧性、冷弯性能及抗锈能力下降,制作加工困难。
Si:一方面可以作为脱氧剂,另一方面,溶于奥氏体中提高齿轮钢的硬度和强度。
Mn:可以起到细化晶粒的作用,可以在钢材塑性和冲击韧性略为降低的情况下,较为显著地提高钢材强度。
但是,Mn含量过高,冷裂纹形成倾向将成为主要问题。
Cr:改善钢材的强度、淬硬性、耐磨性和抗大气腐蚀的性能。
Ni:可以提高钢材的强度、淬硬性、冲击韧性及抗腐蚀能力。
Mo:可以增加钢材的屈服强度、淬硬性、耐磨性和抗腐蚀性能,但会降低钢材的冲击韧性,增加钢材的冷脆倾向。
其突出优点是在低合金钢中含有少量的Mo能有较高的蠕变强度,适合于在高温下工作的结构。
齿轮钢的加工工艺:齿轮的生产和加工工艺, 除了一般的淬火、回火热处理外, 还采用渗碳淬火、氮化处理、高频淬火等多种表面硬化处理。
我国目前绝大多数企业的加工工艺是采用渗碳淬火工艺, 典型流程为:原材料入厂→检验→下料→模锻→正火→抛丸→检查锻件→粗车去黑皮→超声波探伤→粗车→预处理(调质或正火) →半精车→滚齿→齿端倒角→渗碳淬火→低温回火→精切削→磁力探伤→终检→涂油→入库(或包装)。
国内特钢企业生产齿轮钢的工艺流程生产过程中执行的标准:末端淬透性:国内采取两点控制, J9 一般为6~8HRC(洛氏硬度), J15一般为6~10HRC。
国外对齿轮钢淬透带宽的控制一般是全带控制在4~7HRC。
纯洁度:我国目前对齿轮钢的[O] 要求是小于20×10-6 , 外国一般要求小于15×10-6。
非金属夹杂物按JK 系标准评级图评级, 一般要求级别A≤2.5 、B≤2.5 、C≤2.0、D≤2.5。
晶粒度:细小均匀的奥氏体晶粒可以稳定末端淬透性, 减少热处理变形, 提高渗碳钢的脆断抗力。
目前我国齿轮钢的奥氏体晶粒度级别一般要求小于或等于5 级。
微量元素:为保证齿轮钢的加工性能, 目前国内外对齿轮钢的微量元素都有一定的要求, 例如:为保证钢的晶粒度要求Al 0.020%~0.040%;为提高切削性要求S 0.025%~0.040%。
表面质量:齿轮钢都是热顶锻用钢, 对钢材的表面质量要求很严, 严格遵循GB T3077 -1999 , 或新近由中国齿轮专业协会制定的《车辆用齿轮钢技术条件》规定标准执行。
齿轮钢的应用:齿轮钢是对可用于加工制造齿轮的钢材的统称。
主要用于汽车、铁路、船舶、工程机械中,是特殊合金钢中要求较高的关键材料之一,是保证安全的核心部件的制造材料。
我国齿轮材料按齿轮的应用分为车辆齿轮用钢和工业齿轮用钢两大类, 前者约占80%。
车辆齿轮主要是为汽车、摩托车、农用运输车、农机、工程机械配套的齿轮, 以汽车齿轮为主。
车辆齿轮中:汽车齿轮占60%、摩托车3.5%、农用运输车15%、农机12%、工程机械9.5%。
使用主要钢种有:20CrMnTi(H)、20CrMoH、16~28-MnCr5、8620H、ZF6、ZF7等。
工业齿轮是为工业企业用各种成套机械装备配套的齿轮装置(如减速机),约占齿轮总量的20 %。
主要钢种有:45、35 ~ 42CrMo、GCr15、20Cr-MnTi(H)、40CrNiMoA、8620H、19CrNi5 等, 20CrMnTi(H)使用量较小, 约占工业齿轮量的10%。
应用举例:1)42CrMo齿轮钢具有强度高、淬透性高、韧性好、淬火时变形小、高温时有高的蠕变强度和持久强度等特点。
用于制造要求较35CrMo钢强度更高和调质截面更大的锻件,如:机车牵引用的大齿轮、增压器传动齿轮、压力容器齿轮、后轴、受载荷极大的连杆及弹簧夹;也可用于2000m以下石油深井钻杆接头与打捞工具;并且可以用于折弯机的模具等。
2)20CrMnTiH是性能良好的渗碳钢,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、焊接性中等、正火后可切削性良好。
用于制造截面<30mm的承受高速、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。
是18CrMnTi的代用钢,广泛用作渗碳零件,在汽车.拖拉机工业用于截面在30mm以下;承受高速.中或重负荷以及受冲击.摩擦的重要渗碳零件;如齿轮.轴.齿圈.齿轮轴.滑动轴承的主轴.十字头.爪形离合器.蜗杆等。
齿轮钢生产过程中质量控制措施:带状组织是钢的组织缺陷。
对齿轮钢而言,严重的带状组织将影响渗碳的均匀性,增加淬火变形程度,使渗碳齿轮尺寸精度差。
因此,齿轮钢的带状组织要求不大于3级。
为了减轻或消除齿轮钢的带状组织,在冶炼、轧制过程中应采取适当的技术措施。
在冶炼过程中,要尽量降低钢中有害元素、气体及夹杂物的含量;在浇注过程中,要采用低的浇注温度、提高冷却速度和采用电磁搅拌;在轧制过程中,采用高刚度大变形工艺和增大轧(锻)制比,同时应提高终轧温度。
齿轮钢的质量控制措施:(1)建立严格的质量保证体系,制定企业内部控制标准;(2)运用数理统计和计算机控制技术,确定最佳化学成分,实现窄淬透性带控制;(3)应用喂线技术,准确控制易氧化元素含量;(4)采用炉外精炼脱氧、去除非金属夹杂物;(5)加铌细化晶粒。
齿轮钢的发展趋势:近几年,齿轮钢的技术发展方向应是: ①降低渗碳层表面氧化倾向大的合金元素含量, 添加氧化倾向小的合金元素;②控制齿轮钢中的残余奥氏体量;③减少晶界偏析元素的含量;④开发和应用喷丸表面强化技术,增加表面的残余应力;⑤研究和开发的新型齿轮钢必须满足高强度、经济性、生产性等多种因素;⑥由于制造齿轮时需进行大量的切削加工, 所以应开发易切削齿轮钢。
概括起来, 高技术含量和高附加值的齿轮钢成为特钢企业优先开发和生产的品种,齿轮钢正朝着高性能、长寿命、齿轮运行平稳、低噪音、安全性、低成本、易加工、多品种等方向发展。