20CrMnTiH5齿轮钢产品质量分析

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20CrMoH齿轮接触疲劳强度研究

根据表4可绘出喷丸齿轮接触应力与寿命对数曲线，即S -N 曲线，如图6。
S -N 曲线在高应力区为一条斜率为-360.87的直线，直线方程为Y=-360.87X +4 775.2 。
2010年第2期
汽车工艺与材料 AT&M 57
数字化园地
D I G I TA L
DOMAIN
奔腾B50副车架内高压成形有限元分析
（a）7号齿轮A面
（b）8号齿轮A面图5 齿轮宏观剥落照片
丸齿轮疲劳寿命及对应的试验载荷。
表4 喷丸齿轮疲劳寿命及对应的试验载荷
扭矩/Nm 计算的齿轮接触应力/MPa 循环次数/×106 备注
2 700
2 195
11.20 14.20 14.20 17.80 22.37
剥落剥落剥落剥落剥落
进行接触疲劳试验时，应保证齿轮在试验过程中不发生弯曲疲劳断齿。本文选用M8标准齿轮（M8代表7~9 mm模数齿轮）。当齿面出现接触疲劳失效或应力循环次数达到循环基数5×107次时，试验终止并获得在试验应力下的1个寿命数据，即1个试验点。完成一条齿轮接触疲劳S -N 曲线，至少应选择3个应力水平，最高应力级中应力循环次数不少于1×106次，应力增量一般取5%~10%，每个应力水平取2~4个试
目前，管材零件内高压成形技术的研究逐渐向管壁薄、形状异的方向倾斜，这类零件的外观特点主要就是壁厚小、轴线为空间曲线。各大汽车制造商（Daimler-Chrysler，Volkswagen，Opel，BMW， Ford，General Motors）都在自己所生产的汽车上开
发应用了大量的空间轴线薄壁空心零件，如轿车副车架、仪表板支架等。由于成形难度较大，到目前为止该类零件还有很大的研究及应用潜力。

20CrMnMo钢齿轮的质量问题及其对策

度。
20CrMnMo 钢齿轮渗碳后的淬火温度一般为
840 ℃ ± 5 ℃ ，若为了提高心部硬度，改善铁素体过
多的状况，可以提高到 850 ℃ ± 5 ℃ 。但提高淬火
温度的效果一般不是很明显，而且，淬火温度太高，
渗层表面的残留奥氏体量会比较多，对淬火硬度和
齿轮的接触疲劳强度不利。提高淬火冷却速度是最
1． 2 磨削裂纹经渗碳淬火处理的 20CrMnMo 钢齿轮易出现磨
削裂纹，如图 3 所示。
2 对策
根据 20CrMnMo 钢容易出现的上述问题，通过试验找到了相应的对策。 2． 1 心部硬度和组织
一般说，要提高齿轮的心部硬度，解决心部铁素体过多的问题，可以采用的方法主要有：对钢材的淬透性专门提出要求；采用较高的淬火温
20CrMnMo 钢齿轮在渗碳空冷后出现裂纹是比较少见的。图 3、图 4 是某型齿轮在渗碳后空冷出现了裂纹，而且经检查发现，装在料筐外层的齿轮裂纹较严重，装在中间位置的齿轮则未出现该现象。经过解剖，发现表面组织中存在大量长条状碳化物，部分碳化物连接成网。热处理工艺为 920 ℃ × 8 h （ Cp = 1． 2% ） + 920 ℃ × 4 h（ Cp = 0． 95% ），由于扩散时碳浓度过高，已经接近材料的碳浓度极限，极易形成碳化物。同时，扩散期过短，造成齿轮的表面碳浓度在短时间内很难降到设定值。因此，齿轮表层的碳浓度过高，形成了大量长条状、局部成网状的碳化物。由于碳强烈降低 Ms 点［2］，次表层的碳浓度高于表层的碳浓度，则次表层的 Ms 点较表层要低。因此，在空冷时，次表层先于表层发生马氏体转变，转变的组织应力使表层形成拉应力，而表层由于已经形成了网状碳化物，而碳化物属于脆性相，隔断了基体的连续性，由此，在碳化物成网处造成了应力集中，造成内部裂纹，应力沿晶界释放而造成开裂。所

汽车齿轮用20CrMnTiH钢顶锻裂纹产生原因及改进措施

技术研究
汽车齿轮用２ＣＭｎｉ顶锻裂纹０ｒＴＨ钢产生原因及改进措施
吴迪孙东升王海峰
（本钢股份特殊钢厂，宁本溪１７０）辽００１摘要：汽车齿轮用２ＧＭｎｉ０ｒＴＨ钢热顶锻时产生表面裂纹，对存在缺陷的钢材进行高低倍检验及对生产过程工艺参
≤
０２．５００．６
００～．４
Ｏ．１００．Ｏ７
铁素体＋珠光体，孔周围无脱碳。针
圉
３４组织缺陷对热顶锻裂纹的影响．
由于钢材存在裂纹、表面气孔和皮下气孔，加热炉内表面缺陷外露被氧化而形成脱碳层，陷处缺强度降低，热顶锻下，下部位存在很大的压应在上
表１２ＣＭｎｉ０ｒＴＨ钢的化学成分和末端检测结果
项目
ＣＳｉ＾ｆｎ
化学成分／％
ＰＳＣｒＮｉＣｕ
Ｔｉ
末端／ பைடு நூலகம் 职
丁ｇ
３～６
４２４０
Ｊ１５
２～８
３５３２
标准检验值
１前言
２００９年特钢出现一批２ＣＭｎｉ钢质量异ＯｒＴＨ
过程没有问题。为查出原因，取表面裂纹严重的锻
件进行低倍检验及其缺陷处显微组织和夹杂物检
测分析。
议，出厂检验和用户入厂检验均没有发现问题，但是用户在热项锻过程中表面裂纹（１出现率达到图）２％。对钢材表面进行修磨处理，有发现钢材表８没面缺陷，且表面修磨后，裂纹出现率没有降低。锻造

20CrMnTiH齿轮钢氧氮分析

氮含量的措施。通过改进炼钢工艺，达到提高质量的目的。
关键词: 氧、氮含量；炼钢工艺；低碳合金钢
中图分类号：TF762+.3
文献标识码：A
文章编号：1672—4224（2017）02—0006—04
Analysis on Variation of Oxygen and Nitrogen Content of 20CrMnTiH GearSteel
（2）LF 精炼工艺。LF 精炼站采取双工位，进站后首先送电化渣提温，分别加入电石、硅铁粉、铝渣球等调渣剂，精炼炉必须保证白渣 15min 以上，喂丝前加钛铁合金，冶炼时间≥40min，喂钙线≥200m/ 炉。软吹 10 min 后静置，静置 5 min 后出站吊包至连铸回转台。
（3）连铸工艺。连铸采取双中包十流浇铸，铸坯断面 150 mm×150 mm。连铸采用大包下渣检测装置，防止大包下渣。连铸全程（从大包、中包、结晶器）保护浇铸，减少钢水二次氧化，防止水口结瘤，结晶器液面控制采用“黑液面”操作。正常浇铸中包液位不得低于 15t，最后停浇中包液位低于 15t 此液位的铸坯应切除。大包结束须留钢水大于 1.5t。连铸采取恒拉速操作，最大拉速≤2.0m/min。中间包正常工作液面为 850 mm，此时中间包容量约为 37.6 t；中间包溢流液面为 950 mm，此时中间包容量约为 42.6 t。一套中间包由左右两个 5 流中间包及包盖组成，对称砌筑，两个中间包入口间距 1800 mm。浸入式水口插入深度 50～110 mm，浇铸过程水口采用变渣线操作。
3 取样及样品分析
钢中的的洁净度会影响钢材的强度和韧性等性能，夹杂物的控制是生产高端齿轮钢的重中之重。钢中夹杂物的成分、形态、尺寸以及分布直接影响着齿轮钢的的工艺性能和产品质量。在大多情况下，尽可能去除钢中的夹杂物可以提高钢材的洁净度。

20CrMnTi齿轮钢实物质量及技术指标分析

20CrMnTi齿轮钢实物质量及技术指标分析
李晓星;崔京玉
【期刊名称】《首钢科技》
【年(卷),期】2003(000)006
【摘要】对首钢生产的20CrMnTi圆钢质量和高质量齿轮钢的各项技术指标进行了分析，对首钢20CrMnTi实物质量作出总体评价。

【总页数】6页(P34-38,42)
【作者】李晓星;崔京玉
【作者单位】首钢科技技术研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TG142.41
【相关文献】
1.20CrMnTi齿轮钢的应力腐蚀行为 [J], 冀宣名;向嵩;余稳;向梓杰;邹国波;于明飞
2.20CrMnTi齿轮钢棒材控轧控冷工艺的优化 [J], 高宇波;徐乐钱;孟晓玲
3.120 t BOF-LF-VD-CC流程冶炼的20CrMnTi齿轮钢氧含量和夹杂物特性 [J], 方宇荣;陈正权
4.齿轮钢20CrMnTi方坯凝固过程传热数值模拟 [J], 史建凯;岳峰;郑力宁;翟万里;张洪才;刘佳伟
5.20CrMnTi齿轮钢疲劳裂纹扩展试验与数值模拟研究 [J], 马君蓓;张钦淏
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齿轮钢20crmntih的开发与试制

齿轮钢20CrMnTiH的开发与试制吴胜军（湘潭钢铁有限公司炼钢厂，湖南湘潭411101）摘要：针对齿轮钢20CrMnTiH的性能要求以及生产控制难点，在参考国家标准的基础上重新设计化学成分'对产品性能影响较大的ω(Ti)控制在0.06 %～0. 09%，以满足C-Ti差控制在0.12%而实现淬透性和塑性指标最佳。

湘钢生产的φ50～150 mm各种规格的20CrMnTiH圆钢表面质量、内部质量及外形尺寸均符合国家标准，机械性能达到预期目标。

关键词：20CrMnTiH；设计；检验中图分类号：TF762+.3 文献标识码：A 文章编号：l001-1447(2011)03-0054-04Exploitation and trial-manufacture of gear steel 20CrMnTiHWU Sheng-jun(Xiangtan Iron and Steel Co. Ltd. , Xiangtan 411101, China)Abstract: Based on the property requirements of 20CrMnTiH and difficulties in the pro-duction process, the composition of trial-manufactured 20CrMnTiH is designed in ac-cordance with the national standard. The content of Ti is in a range of 0. 06 %-0. 09%，which can control the difference of C-Ti to be 0. 12% for reaching best indexes of quenching and plasticity. The quality of surface, interior and formal size of 20CrMnTiH in series of cp50 - 150 mm produced by Xiangtan Steel Co. Ltd are in good accordance with the national standard. In addition, its mechanical properties can also a-chieve the expected goal.Key words: 20CrMnTiH; designing;i:nsp.ection20CrMnTiH是齿轮用钢的主体钢种，是机械制造业使用最广、用量最大的钢种之一，主要用于承受高速、中等及以上载荷的重要零件，用于机械、汽车、摩托车等行业。

电炉20CrMnTiH齿轮钢质量现状与质量控制

ｐｅｅｓｔｅｍａｎｐｉｓｉｕｌｔｏｔｏｆｔｅｓｅｌｄｉｇｉｒｄｔｏｎｔｏｈｓｍｅｉｒｖｍｅｔｓｇｒｓｎｔｈｉｏｎｔｎｑａｉｙｃｎｒｌｏｈｔｅｕｒｎｔｐｏｕｃｉｎａｄｐｕｓｆｒｏｍｐｏｅｎｕ — ｓｔ
Ａｂｓｒｃ：Ｓａｉｇｗｉｈｔｅｒｑｒｍｅｔｎｓｒｉｅｂｌｙａｄｍａｌａｌｔｉｈｍｕｓｅｍｅｕｉｇｔｅｍａｔａｔｔｒｎｔｈｅｕｉｔｅｎｓｉｅｖｃａｉｉｎｌｅｂｉｙｗｈｃｔｉｔｂｔｄｒｎｈ —
高２ＣＭｎｉ的质量控制能力，对提高特钢厂０ｒＴＨ钢
２ＣＭＴ０ｒｎｉＨ钢质量水平、增加市场占有率，以及增强企业的核心竞争力，有着十分重要的意义。
２２ＣＭｎｉ齿轮钢的应用基本要求０ｒＴＨ
标准号
Ｊ９
其他要求
劳损坏中的主要表现形态是表面接触疲劳，它是齿轮失效最普遍的形式，主要表现为点（）蚀或坑
剥落。接触疲劳损坏的主要内因是钢中难变形的氧
．一一
满意的工作性能。
２
．
刖菁
２ＣＭｎｉ钢是目前国内用于制造各种工程机０ｒＴＨ
１加工性要求齿轮行业的第一要务是加工出合格的齿轮，因此，衡量齿轮钢的质量， “ 可加工性” 质量是前
械、汽车、农用车等传动齿轮、齿轮轴材料中使用 ’
ｇｓｉｎ．ｅｔｓｏ

20CrMnTi齿轮钢产品生命周期初探与分析

ＰＣ，是由美国经济学家西奥多．李维特（ｈｏｏＬＴｅｄ—
ｅｅｉｒｖｔ１６Ｌｔ）９５年在首次提出的。该理论是指任何
一
销售快速增长，利润也显著增加，但由于市场及利
润的增长，也吸引了更多的竞争者。 ’ 成熟期：此时市场成长趋势减缓或饱和，利润
种产品都要经历导入期、成长期、成熟期和衰退
期。在这样一个过程中产品的销售量和利润呈现一
在达到顶点后逐渐走下坡路，此时市场竞争激烈。衰退期：这期间产品销售量显著衰退，利润也大幅度滑落，优胜劣汰，市场竞争者也越来越少。
维普资讯
莱钢科技
第３期（总第１３期）２
２ＣＭｎｉ轮钢产品生命周期初探与分析０ｒＴ齿
李艳青孙进闫志华刘建国（技术研发中心）（售中心）销
摘
要：钢铁产品与其他产品一样也有其产品生命周期。本文以莱钢２ＣＭｎｉ０ｒＴ齿轮钢为例，从齿轮
２我国齿轮钢的发展情况２１我国齿轮钢的引入及发展．
个抛物线型的几何图形（图１。在激烈的市场见）竞争中，企业经营的成功往往主要取决于其产品的
市场竞争力。正确把握产品的生命周期及各阶段应采取的策略，加强新产品的研究开发，是企业确保其产品满足市场需要，增强市场竞争力，提高经济效益的重要措施。

20CrMnTi齿轮轴断裂原因分析(加翻译版)

20CrMnTiH 齿轮轴断裂原因分析刘健, 陈宏豫，寇志贤, 李春玉（承德建龙特殊钢有限公司技术处，河北兴隆067201）摘要：采取宏观形貌分析、化学成分分析、金相分析等手段对20CrMnTi 齿轮轴断裂原因分析，结果表明，热处理后基体强度偏低和相对于承载能力而言工作应力较大是导致齿轮轴发生快速脆性断裂的主要原因。

关键词：齿轮轴、断裂分析、组织20CrMnTiH Gear Axle Break Analysis of CausesLIUJian,CHENHongyu,KOUZhixin,LiChunyu(Chengde long special steel co., Ltd.Technical Department, Hebei Xinglong 067201)Abstract: In this article use macro-morphology analysis, chemical analysis, microstructureanalysis by means of the gear shaft 20CrMnTi Failure Analysis ，Last show the matrix strength after heat treatment relative to the carrying capacity of low and work stress in terms of larger gear shaft leading to the main reason of rapid brittle fracture.Key words: Gear shaft Fracture Analysis Organization某公司用20CrMnTiH 作为农用三轮车变速箱上的四轮曲轴齿轮主选材，安装该批齿轮轴的三轮车发生多起断轴现象，断轴时行使时间大约100小时。

齿轮轴加工工艺：圆钢（直径为φ45mm ）经冷剪下料反射炉加热模锻正火机加工渗碳淬火 180-200℃回火喷砂磨加工（花键外圆）尺寸检验合格发货。

齿轮钢材的冶金质量

氮的有害作用主要是通过淬火时效和应变时效造成的。钢材在室温下长期放置或稍加热时，氮就逐渐以氮化铁的形式从铁素体中析出，使钢的强度理度
升高，塑性韧性下降，使钢材变脆，这种现象叫做淬火时效。另外，含有氮的低碳钢材经冷塑性变形后，性能也将随着时间而变化．即强度பைடு நூலகம்度升高，塑性韧性明显下降，这种现象称为应变时效。（4）氢的影响
保温时间，h
图 2 均匀化退火温度和时间对钢 En39 中 Mn 偏析的影响
3）偏析对性能的影响 ①对淬透性的影响由于钢材成分偏析而引起钢材淬透性及显微组织的变化不同。 ②对机械性能的影响偏析降低钢材的δ%、ψ%、αk 塑性韧性性能，随着偏析程度的增加，性能
降低的幅度也增加，而且性能具有方向性，横向性能明显低于纵向性能。 ③对热处理和加工的影响
成份偏聚，在渗碳过程中，由于奥氏体局部
弯曲疲劳强度（Mpa ）
100
80
60
40 0 10 20 30 40 50 60 70 夹杂物直径（mm）
图 4 成为疲劳断裂起点的夹杂物的几何平均直径和弯曲疲劳强度的关系（铬镍钢）
1-σb=1830Mpa 时 2-σb=1340Mpa 时 3-σb=880Mpa 时
图 3 夹杂物数量对断面收缩率的影响
表 2 非金属夹杂物对冲击韧性的影响
冶炼方法
普通冶炼真空脱气
含氧量（ppm）
45 20
非金属夹杂含量（%）
Al2O3
SiO2
TiO2
总量
40.29 3.75 0.45 54.12
10.40 2.30
-
16.70
αk（J/cm2）
85.3 151.9*
* 此αk 值对应的含氧量为 16ppm

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传统２０ＣｒＭｎＴｉＨ齿轮钢是国内用于制造各种
工程机械、汽车等传动齿轮、齿轮轴材料的钢种。传统齿轮钢品种单一，竞争力不强，为此山钢股份莱芜
分公司开发了汽车用Ｃｒ－Ｍｎ — Ｔｉ系列保证淬透性齿轮钢２０ＣｒＭｎＴｉＨ５。该钢种在成分均匀性、钢液纯净
２质量检验
２０ＣｒＭｎＴｉＨ５齿轮钢生产工艺流程：５０ｔ电炉一
学成分波动范围控制一般，扩大了淬透值的波动范
围，无法满足部分客户对于大批量钢材淬透性一致
的要求。
表１２０ＣｒＭｎＴｉＨ５钢化学成分％
２．２组织与性能
１前
言
ＬＦ精炼一ｖＤ真空脱气一连铸（电磁搅拌）一轧制一精整检验一入库。自２０１５年ｌ一１０月，山钢股份莱芜分公司共统计生产的２０ＣｒＭｎＴｉＨ５齿轮钢４７６
炉，对钢的成分及性能进行检验统计。
２．１化学成分
带状组织的存在使２０ＣｒＭｎＴｉＨ５钢组织不均，
４３
２０１７年１２月
山东
冶
金
第３９卷
表３２ＯＣｒＭｎＴｉＨ５钢非金属夹杂和晶粒度级
项目协议要求Ａ细３．０Ａ粗２．５Ｂ细２．５Ｂ粗ｃ细ｃ粗２．０２．０
织不均匀，严重危害钢材质量，降低钢的使用寿命。
收稿日期：２０１７ — ０７ — ２０
检验的一次合格率为１００％，控制水平较高。
２．２．３带状组织
作者简介：郭志元，女，１９８４年生，２００８年毕业于内蒙古科技大学材料成型及控制工程专业。现为山钢股份莱芜分公司特钢事业部工程师，从事产品质量管理工作。
２ＯＣｒＭｎＴｉＨ５齿轮钢产品质量分析
郭志元
（山钢股份莱芜分公司特钢事业部，山东莱芜２７１１０５）摘要：以检验数据为基础，对２０ＣｒＭｎＴｉＨ５齿轮钢的化学成分、物理性能和外观质量进行分析并与标准要求对比。结果表
素，其含量控制在较窄的范围内。由于每炉之间的化
度、晶粒细密度以及淬透性上都有大幅度提高，由此细化市场，满足客户多样化要求。为考察产品质量及
对生产提供进一步指导，本研究对山钢股份莱芜分公司生产的２０ＣｒＭｎＴｉＨ５钢质量进行检验分析。
低氧含量，是提高钢种一次合格率的有效措施。关键词：齿轮钢；２０ＣｒＭｎＴｉＨ５钢；化学成分；物理性能；外观质量
中图分类号：ＴＧ１４２．１文献标识码：Ａ文章编号：１００４ — ４６２０（２０１７）０６ — ００４３ — ０３
的低倍组织均能达到要求且波动范围不大。低倍组
织检验一次合格率达到１００％。
２．２．２非金属夹杂和晶粒度
钢中的非金属夹杂物应尽量少，２０ＣｒＭｎＴｉＨ５钢协议要求及检验结果见表３。统计表明，非金属夹杂检验
２０ＣｒＭｎＴｉＨ５钢的化学成分见表１，由表１可以
看出钢的化学成分基本控制在标准要求内，Ｐ、Ｓ杂质元素控制较好，Ｔｉ含量控制在合理的水平（经验数值Ｔｊ含量为０．０７％），既细化了晶粒，又避免ＴｉＮ夹杂含量过多。Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ是影响淬透性最强烈的元
２．２．１低倍组织
表２２０ＣｒＭｎＴｉＨ５钢低倍组织级
经酸浸后的低倍试片上不得有肉眼可见的缩
口、裂纹、气泡、夹杂、翻皮、白点及有害杂物，协议要求及检验结果见表２。由表２可以看出，不同规格钢
明，２０ＣｒＭｎＴＩＨ５钢检验一次合格率８８．６６％，检验合格率为９８．３％。复验比例：热顶锻４％，氧含量２６％，末端淬透性６８％，非
金属夹杂物２％。窄范围控制化学成分、稳定炉次间的化学成分波动、采取适当的压缩比，优化工艺控制、稳定工艺操作、降
第３９卷第６期
２０１７年ｌ２月
山东冶金
ＳｈａｎｄｏｎｇＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ
Ｖｏ１．３９．Ｎｏ．６
Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２０１７
￣ｐ－
护
驴
瑞
《；试验研究 §
ｈ、驴、驴、驴驴、
非金属夹杂破坏了钢的连续性，造成了钢的组
的一次合格率为９９．７９％。晶粒大小是齿轮钢的一项重要指标，齿轮钢中细小均匀的奥氏体晶粒，淬火后
得到细马氏体组织，可明显改善钢的疲劳性能，同时
减少齿轮热处理后的变形量。２０ＣｒＭｎＴｉＨ５钢晶粒度
０
Ｄ细２．０
Ｄ粗晶粒度１．５ ≥６ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
７～８
１．５
２０ＣｒＭｎＴｉＨ５０．５～２．００— １．５０—２．５０—２．０