17Cr2Ni2MoA鋼與18Cr2Ni4WA鋼性能對比

田林，朱科，米琇娟

西安煤礦機(jī)械有限公司 陜西西安 710200

1 序言

隨著國內(nèi)外材料科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國制造業(yè)對齒輪材料的選用已不局限于國內(nèi)已有材料，越來越多的企業(yè)引進(jìn)國外一些綜合性能優(yōu)良的齒輪材料。17Cr2Ni2MoA鋼就是一種力學(xué)性能和工藝性優(yōu)異的國產(chǎn)滲碳齒輪材料[1，2]，該材料經(jīng)過滲碳淬火后性能和國內(nèi)重型機(jī)械廣泛使用的18Cr2Ni4WA鋼齒輪材料相當(dāng)，但其熱處理工藝性更優(yōu)，原材料經(jīng)濟(jì)性更高，相比后者原材料每噸節(jié)約成本0.6萬元左右。但能否最大限度的發(fā)揮17Cr2Ni2MoA鋼的潛在性能，與各個使用廠家熱處理工藝技術(shù)水平有關(guān)。為了使該材料成功應(yīng)用在齒輪產(chǎn)品中，我公司進(jìn)行了試驗研究。

2 兩種材料力學(xué)性能試驗對比

（1）化學(xué)成分 兩種材料化學(xué)成分見表1。

表1 18Cr2Ni4WA鋼與17Cr2Ni2MoA鋼化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

通過對比得知，這兩種齒輪材料碳含量接近，均為低碳合金滲碳鋼，可以通過滲碳淬火處理提高齒輪的表面硬度。

（2）兩種材料力學(xué)性能對比 為了研究兩種材料的力學(xué)性能，我們投產(chǎn)了17Cr2Ni2MoA鋼與18Cr2Ni4WA鋼兩種材料的同尺寸試棒進(jìn)行力學(xué)性能對比。

18Cr2Ni4WA鋼是我公司目前使用的材料，根據(jù)我公司生產(chǎn)工藝，18Cr2Ni4WA鋼試棒采用的制造流程為：鍛后正火+回火→機(jī)加工→滲碳→高溫回火3次→機(jī)加工→調(diào)質(zhì)。

由于我公司未使用過17C r2N i2M o A材料，在工藝方面參考其他廠家及各種文獻(xiàn)后決定17Cr2Ni2MoA鋼試棒采用的制造流程為：鍛后正火+回火→機(jī)加工→滲碳→高溫回火→機(jī)加工→調(diào)質(zhì)。

根據(jù)上述工藝過程熱處理后，將試棒按照標(biāo)準(zhǔn)加工成試樣進(jìn)行檢驗，結(jié)果見表2。

表2 兩種材料試樣熱處理后力學(xué)性能

（3）試棒力學(xué)性能檢測結(jié)果分析

1）相同尺寸的17Cr2Ni2MoA鋼和18Cr2Ni4WA鋼滲碳調(diào)質(zhì)后，屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度接近。

2）17Cr2Ni2MoA鋼相比18Cr2Ni4WA鋼的沖擊韌度稍低。

3）17Cr2Ni2MoA鋼相比18Cr2Ni4WA鋼的斷面收縮率稍低，相差5%～7%。

4）17Cr2Ni2MoA鋼相比18Cr2Ni4WA鋼的伸長率稍低，相差6%。

5 ） 在 本 次 試 驗 中， 對φ6 0 m m 試 樣17C r2N i2M o A材料因特殊情況未進(jìn)行滲碳后高溫回火處理，對其后續(xù)整體淬火硬度、強(qiáng)度、沖擊韌度影響不大，但對伸長率的影響較大，因此17Cr2Ni2MoA鋼滲碳后進(jìn)行一次高溫回火，對零件整體性能非常重要。

3 兩種材料熱處理工藝性對比

為了研究兩種材料的熱處理工藝性能，我們投產(chǎn)了17Cr2Ni2MoA鋼與18Cr2Ni4WA鋼兩種材料的同尺寸試樣進(jìn)行工藝性對比。

按照現(xiàn)有的18Cr2Ni4WA鋼滲碳工藝，將兩種材料的試樣同生產(chǎn)中的工件一起裝爐，分兩爐同時進(jìn)行滲碳，滲碳后高溫回火一次，檢驗試樣的滲碳結(jié)果，見表3。

表3 試樣滲碳結(jié)果

滲碳后檢驗結(jié)果分析：

1）碳化物（K）級別有差異，但差異不大，完全可保證碳化物級別符合K≤4級的國家標(biāo)準(zhǔn)。

2）17Cr2Ni2MoA鋼工藝性優(yōu)良，其一次高溫回火后殘留奧氏體基本可降至2級，可進(jìn)行后續(xù)調(diào)質(zhì)或整體淬火工序；18Cr2Ni4WA鋼一次高溫回火后殘留奧氏體級別依舊較大，需進(jìn)行2～4次的高溫回火工序，方可降低。

3）滲碳層深度有差異，但差異不大。本次試驗中，17C r2N i2M o A鋼的滲碳層深度稍小于18Cr2Ni4WA鋼。

4 結(jié)束語

17Cr2Ni2MoA鋼與現(xiàn)在使用的18Cr2Ni4WA鋼的力學(xué)性能相差不大，但是工藝性能更好，成本降低，完全可以替代我公司現(xiàn)有的18Cr2Ni4WA鋼。

齒輪在采煤機(jī)中為主要零部件，占比較大，17Cr2Ni2MoA鋼的應(yīng)用每年至少為我公司節(jié)約齒輪制造成本300萬元以上。另外，由于該材料工藝性能優(yōu)良，滲碳后高溫回火次數(shù)減少，所以可縮短齒輪加工周期，減少齒輪產(chǎn)品變形。這樣不僅進(jìn)一步提高齒輪的熱處理質(zhì)量，而且降低了后續(xù)機(jī)加工成本。