20CrMnTiH1齒輪鋼中CaS夾雜的形成與控制
發(fā)布時間：
2014-03-14 11:51
隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，市場對20CrMnTiH系列齒輪鋼的綜合冶金性能要求不斷的提高，尤其是對齒輪鋼的疲勞性能。日本曾經(jīng)有人對齒輪鋼氧含量與疲勞壽命的關(guān)系做過研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)ω(T.O)從25×10-6降到10×10-6時，其疲勞壽命將近提高了4倍。因此，目前國內(nèi)外生產(chǎn)20CrMnTiH齒輪鋼過程中為了降低鋼中T.O含量，普遍使用鋁進(jìn)行終脫氧，所以鋼中不可避免的會存在大量的脆性Al2O3夾雜，此類夾雜熔點(diǎn)較高，易在水口內(nèi)壁粘附，影響澆鑄順利進(jìn)行，且其具有尖銳的棱角，在鋼材后續(xù)加工過程中極易劃傷基體，因此一般在精煉過程中要對鋼中Al2O3夾雜進(jìn)行鈣處理，使其生成低熔點(diǎn)液態(tài)夾雜，減少其對基體造成的危害。
安徽工業(yè)大學(xué)的學(xué)者利用Factsage軟件，對20CrMnTiH1齒輪鋼中(CaO)m(Al2O3)n與CaS夾雜形成進(jìn)行了熱力學(xué)分析。結(jié)果表明：當(dāng)鋼中ω(Al)S=0.035%時，要使鋼中夾雜物完全轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)(CaO)12(Al2O3)7，應(yīng)控制鋼中ω(S)低于0.0067%，ω(Ca)/ω(Al)高于0.12；本鋼液成分條件下，在煉鋼溫度下不會自發(fā)生成CaS夾雜，當(dāng)鋼液溫度下降到1739.8K時，凝固前沿的ω(S)達(dá)到0.0159%，此時會與低熔點(diǎn)(CaO)12(Al2O3)7夾雜表面的CaO反應(yīng)析出CaS夾雜。通過對某鋼廠生產(chǎn)的20CrMnTiH1齒輪鋼鑄坯中夾雜物的檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，實(shí)際情況與熱力學(xué)計算相符合。同時，通過硫偏析方程計算得到：20CrMnTiH1齒輪鋼在凝固過程中不析出CaS夾雜的條件為將硫的初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.000318%以下。
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