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19CrNi5齒輪鋼法國鋼鐵工業標準NF滲碳合金鋼化學成分力學性能
近年來，我國汽車制造工業和工業機械制造得到了快速發展。尤其外國汽車制造廠紛紛到中國投資建廠，在這種背景下，加快汽車用鋼的國產化就顯得愈加緊迫。19CrNi5鋼是法國鋼鐵工業標準（NF）中的一個滲碳合金鋼，其鋼材要求淬透帶窄，鋼材純凈度高，目前國內生產廠家很難生產達到依維柯汽車要求的產品，S廠根據用戶要求進行了試制生產。
1? 19CrNi5主要技術要求
1.1? 化學成分（％）
C:0.16～0.21，Si:0.15～0.35，Mn: 0.70～1.00，P≤0.030，Cr:0.80～1.20，S:0.020～0.040，Al:0.020～0.050，Ni:0.80～1.20，Mo≤0.10，Cu≤0.30。其他殘余元素均按19CrNi5標準要求控制。
1.2? 鋼材低倍
按GB1979檢驗，中心疏松、一般疏松均不能超過2級，偏析不超過一級，不得有肉眼可見? 的縮孔、氣泡、夾雜及白點。??????1.3? 非金屬夾雜物
A細≤2.0級，A粗≤2.0級，B細≤2.0級，B粗≤2.0級，C細≤2.0級，C粗≤1.5級，D細≤2.0級，D粗≤1.5級，球狀夾雜物Ds≤1.5級。??? ???????????????????
1.4? 淬透性
J5＝37～43HRC；J9＝34～40HRC；J15＝27～33HRC。
1.5? 帶狀組織≤2.0級。
1.6? 力學性能
試樣經875±
1.7? 晶粒度
奧氏體晶粒度5～8級。
1.8? 交貨狀態
熱軋狀態交貨，且熱頂鍛檢驗合格；鋼材表面不得有裂紋、結疤、折疊及夾雜，如有必須清除。
2?? 試生產工藝路線
3? 關鍵工藝點控制情況
3.1? 化學成分內控要求
C ：0.17～0.20，Si：0.21～0.24，Mn ：0.84～0.85，S： 0.026～0.034，Cr： 0.90～0.91，Ni： 0.85～0.86，Al ：0.026～0.030 ?
冶煉中嚴禁使用五害元素含量高的廢鋼，入爐原輔材料及鐵合金必須進行干燥處理。
3.2? 鋼的氧含量控制
為了防止鋼水過氧化和提高LF的精煉效果，LD冶煉終點碳控制在0.08～0.11%。為了提高LF脫氧效果并減少鋼中夾雜物，使脫氧生成的Al2O3充分上浮，在初煉爐出鋼過程加大預脫氧力度，出鋼過程加FeAl量在3.0～
3.3? 淬透性控制
為了保證鋼的窄淬透性帶寬，將鋼中影響淬透性的主要元素實行窄成分控制，C：(0.18±0.01)％、Mn：(0.85±0.02)％、Cr：(0.90±0.02)％、Ni：(0.85±0.02)％。為了給LF精煉創造有利條件，初煉爐出鋼過程加強擋渣操作，嚴格控制下渣量。
3.4? 晶粒度控制
通過VD后喂入適量的Al線，使鋼中Al在0.020以上確保鋼的奧氏體晶粒度滿足用戶要求。同時為了減少喂Al后Al2O3夾雜物增多的問題，連鑄上鋼前保證大于15分鐘的軟吹時間，促使鋼中Al2O3夾雜物充分上浮。
3.5? 白點的控制
為了控制鋼中白點缺陷， Ni提前加入鋼包進行烘烤；并保證足夠的VD真空度和真空時間（67Pa以下保持10分鐘以上），將鋼中H含量控制在2.0PPm以下。
3.6表面裂紋的控制
19CrNi5是包晶鋼，在鋼水凝固過程中容易產生連鑄坯表面裂紋；同時該類鋼在850～
為了減少鋼材表面裂紋，在控制連鑄坯裂紋的同時，通過控制連鑄坯在軋鋼加熱爐內不同溫度的停留時間來減少鋼中AlN的析出，進一步減少鋼材產生裂紋的幾率。
4? 試驗結果
19CrNi5鋼生產實際化學成分、低倍、高倍、力學性能、淬透性等結果見表1～5。
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表1? 19CrNi5的化學成分
Table 1? Chemical Composition for 19CrNi5
|
名稱 |
C |
Si |
Mn |
S |
Cr |
Ni |
Al |
|
平均 |
0.19 |
0.23 |
0.84 |
0.03 |
0.91 |
0.85 |
0.028 |
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表2??? 低倍組織（級）
Table 2? Macrostructure(Grade)
|
項目 |
中 心疏 松 |
一 般疏 松 |
一般點狀偏析 |
邊緣點狀偏析 |
|
檢驗結果 |
1.5 |
0 |
0 |
0 |
?
?
表3? 非金屬夾雜物（級）
Table 3? Non-metallic inclusion(Grade)
|
項目 |
A |
B |
C |
D |
Ds |
||||
|
細系 |
粗系 |
細系 |
粗系 |
細系 |
粗系 |
細系 |
粗系 |
||
|
檢驗結果 |
2 |
0 |
1.5 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
?
表4? 力學性能
Table 4? Mechanical Properties
|
項目 |
Rm（MPa） |
ReL（MPa） |
A（%） |
Aku（J） |
|
實際結果 |
1185～1320 |
960～970 |
12～14 |
64～70 |
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表5? 鋼材末端淬透性檢驗結果如下
Table 5? Inspection Result for Steel Product End Quench Hardenability Test
|
端淬距離 |
J3（HRC） |
J9（HRC） |
J15（HRC） |
|
硬度范圍 |
41~44 |
32.5~33.8 |
27.2~28.6 |
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表6? 晶粒度與帶狀
Table 6? Grain Size & Band
|
名稱 |
晶粒度 |
帶狀 |
|
檢驗結果 |
7～7.5 |
1.5～2 |
?
5?????? ?結語
19CrNi5齒輪鋼是一種滲碳用鉻鎳鋼，具有高耐磨性和高韌性特點，同時具有一定的強度，是強韌性結合較好的鋼種，主要用于制作承受高負荷的傳動齒輪零件。S廠采用轉爐初煉、LF+VD精煉、連鑄連軋、緩冷生產工藝生產的該鋼種，通過控制合理的化學成分以及關鍵工藝點的重點控制，保證了鋼種的內在質量，從而使19CrNi5齒輪鋼的各項性能技術指標均滿足了用戶的要求，為今后的批量生產積累了數據。