SNCM220H高性能齿轮钢冶金质量控制

东北雪

SNCM220H属CrNiMo系渗碳齿轮钢，主要用于重型汽车的关键零部件—变速齿轮箱。齿轮材料必须洁净度高、强韧性好、末端淬透性良好且离散度小、晶粒细小均匀。近年来，随着数控车床高速切削加工技术的发展，用户提出了改善齿轮钢切削性能的要求，为此，向钢中添加适量的硫，在不影响锻造加工性能的基础上，提高切削加工性能。由此使钢的洁净度、非金属夹杂物及综合性能控制增加了一定的难度。

重型汽车齿轮钢最关键的综合性能指标是末端淬透性，普遍要求较高的末端淬透性值、窄的淬透性带宽。冶炼时化学成分的精确控制是保证淬透性良好、淬透性带窄的关键。通过合理设计主要元素成分控制范围，并采用窄成分控制技术，确保钢材末端淬透性控制稳定。

CrNiMo系齿轮钢与CrMnTi系齿轮钢相比，切削加工性能下降。采用硫微合金化改善齿轮钢的切削性能。硫的添加必须综合考虑：在不影响热轧、锻造热压力加工性能的前提下，适当提高硫含量，改善切削性能；硫化物夹杂必须经变形处理细化、球化、弥散化，充分去除长条状硫化物。

氧含量是影响齿轮钢疲劳寿命的重要因素，钢中存在的大颗粒夹杂物相当于一个敏感的裂纹源，当过量的夹杂物聚集在晶界时，钢的延展性降低，即使在很低的疲劳应力作用下，裂纹也极易扩展，易产生沿晶界脆断，造成工件失效。齿轮钢的洁净度，主要指氧化物夹杂含量。在冶炼过程中应尽量降低氧含量，充分去除大颗粒氧化物夹杂，以减轻其对齿轮疲劳性能，特别是接触疲劳的有害作用。生产过程中，通过控制电炉粗钢液氧含量、建立合理的吹氩制度、防止钢水二次氧化等几个重要方面进行钢液洁净度和氧含量的控制。

奥氏体晶粒度尺寸是衡量齿轮钢质量的又一项重要指标。SNCM220H齿轮钢主要依靠合理控制生产过程温度和铝含量来达到细化晶粒的目的。向钢中加入适量的铝以形成弥散状氮化铝粒子，起到阻止晶界迁移的作用，使钢成为本质细晶粒钢。

为了保证钢材及其锻件具有良好的组织和综合性能，对SNCM220H齿轮钢的带状组织要严格控制，在冶炼、连铸和轧制过程中，应采取相应措施，控制连铸坯内部成分偏析和组织偏析，改善相变条件，充分均匀化，减轻钢材原始带状组织。

莱芜钢铁集团有限公司采用EAF+LF+VD+CC+轧制工艺生产的SNCM220H齿轮钢，成分控制精确，晶粒细小，性能稳定，产品质量处于国内领先水平，较好地满足了重型汽车变速齿轮加工、使用要求。用户采用数控车床机加工，工件易断屑、不粘刀，延长了衍齿机刀具寿命，降低了齿轮精切表面粗糙度，以研代磨，节约了生产成本。

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