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鋼的成分偏析導(dǎo)致鋼組織、性能的不均勻,這是鋼制零部件提前失效以及鋼性能潛力難以充分發(fā)揮的重要原因之一?,F(xiàn)代生產(chǎn)工藝應(yīng)使鋼的均勻性達(dá)到:轎車齒輪鋼淬透性帶波動為±3HRC;對合金元素控制水平為碳、鎳、鉬含量≤±0.01%,錳和鉻含量≤±0.02%;軸承鋼淬火后的晶粒度為球形且尺寸波動0.8±0. 2μm;抗層狀撕裂鋼(z向鋼)的縱向、橫向和厚度方向的力學(xué)性能,特別是塑、韌性要求大體上相當(dāng)。
(3)超細(xì)組織。超細(xì)組織強(qiáng)化是惟一增加鋼強(qiáng)度而不降低韌性或使韌性略有增加的強(qiáng)化機(jī)制。例如高強(qiáng)度不銹鋼AFC77的晶粒從60μm細(xì)化到2. 3μm,則斷裂韌性KIC從100增加到220MPa·m。核反應(yīng)堆壓力容器鋼板為粗晶時,其輻照脆化溫度范圍為150~250℃而細(xì)晶鋼降到50~70℃。軸承鋼中的碳化物尺寸細(xì)到≤0.5μm,則軸承壽命大幅度提高。




我國與日本、歐盟對特殊鋼的定義比較接近,將特殊鋼分成優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼、高合金鋼(合金元素大于10%)三大類,其中合金鋼和高合金鋼占特殊鋼產(chǎn)量的70%,主要鋼種有特殊碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、滾珠軸承鋼、合金工具鋼、高合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱鋼,以及高溫合金、精密合金、電熱合金等。
特殊鋼是重大裝備制造和 重點工程建設(shè)所需的關(guān)鍵材料,是鋼鐵材料中的高技術(shù)含量產(chǎn)品,其生產(chǎn)和應(yīng)用代表一個 的工業(yè)化發(fā)展水平。 軸承鋼現(xiàn)狀和發(fā)展方向軸承廣泛應(yīng)用于礦山機(jī)械、精密機(jī)床、冶金設(shè)備、重型裝備與轎車等重大裝備領(lǐng)域和風(fēng)力發(fā)電、高鐵動車及航空航天等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。中國生產(chǎn)的軸承主要為中低端軸承和小中型軸承,表現(xiàn)為低端過剩和高端缺乏。



目前,中國汽車用齒輪鋼的主體鋼種仍是20CrMnTi,該鋼種通常采用氣體滲碳工藝,由于滲碳?xì)夥罩醒趸詺怏w的存在,導(dǎo)致滲層中對氧親和力較大的元素Si、Mn、Cr在晶界處發(fā)生氧化,形成晶界氧化層。晶界氧化層的發(fā)生會導(dǎo)致滲層Si、Mn、Cr等合金元素固溶量下降,降低滲層的淬透性,從而降低滲層的硬度并導(dǎo)致非馬氏體組織的產(chǎn)生,進(jìn)而顯著降低齒輪的疲勞性能。為解決這一問題可以采用兩種手段:

1)采用特殊的熱處理工藝。真空滲碳可降低滲碳?xì)夥罩械难鮿?,從而可以較為有效地減小滲碳層晶界氧化的發(fā)生程度;稀土滲碳工藝也可以降低晶界氧化程度,由于稀土優(yōu)先在工件表面富集并擇優(yōu)沿鋼的晶界擴(kuò)散,而且與氧的親合力遠(yuǎn)比Si、Mn、Cr高得多,它將優(yōu)先與氧結(jié)合,阻礙氧原子繼續(xù)向內(nèi)擴(kuò)散,從而有助于減輕非馬氏體組織的產(chǎn)生。




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