18CrNiMo7-6钢深层渗碳工艺对组织性能的影响.docx

18CrNiMo7-6钢钢深深层层渗渗碳碳工工艺艺对对组组织织性性能能的的影影响响

Via常州精密钢管博客

近十多年来，风力发电、高铁等的高速发展，欧标18CrNiMo7-6钢被广泛应用于制造风电变速箱齿轮、大模数齿轮、重载齿轮等。随着齿轮模数增大，渗碳工艺要求有效硬化层深在3mm，甚至4mm或5mm以上。对于18CrNiMo7-6渗碳钢硬化层深在3mm以上的渗碳工艺，国内一直有不同的观点，而欧美都采用渗碳直接淬火工艺。因此，对18CrNiMo7-6钢硬化层深在3mm以上，采用渗碳直接淬火和渗碳一次淬火两种不同工艺，进行金相组织、力学性能研究，为18CrNiMo7-6钢渗碳热处理提供工艺试验依据。

试验材料和试验方法

试验用18CrNiMo7-6钢采用电弧炉真空脱气冶炼，浇注成钢锭，经开坯、锻造拨长，以及正火、高温回火预先热处

理，制成φ30mm×180mm圆棒试样，再进行渗碳。试样化学成分

为wC=0.18%，wSi=0.28%，wMn=0.70%，wCr=1.6%，wMo=0.29%，wNi=1.48%，wP=0.013%，wS=0.011%，H≤2×10-6，O≤20×10-6，其余为Fe。

φ30mm×180mm圆棒试样与齿轮一起在Aichelinφ1600mm×2000mm井式可控气氛渗碳炉渗碳，渗碳温度920~930℃，渗碳强渗期碳势控制在1.1%~1.2%，强渗时间38~45h，扩散期碳势为0.65%~0.75%，扩散时间为14~20h。然后随炉降温。降温至830~850℃保温0.5h出炉。其中两件试样直接入60℃G油淬火，淬火时间30min；另两件试样入缓冷炉缓慢冷却至室温，再随零件进Aichelin多用炉加热，加热温度830~850℃，碳势为0.65%~0.75%，保温6h，入60℃G油淬火，淬火时间30min。4件试样均在160~180℃回火6h，出炉空冷。渗碳淬火、低温回火后

按GB/T25744—2010《钢件渗碳淬火回火金相检验》和GB/T9450—2005《钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核》进行金相组织和有效硬化层深度检验。利用AXIOOBSERVER.AI金相显微镜观察组织，利用FM—700半自动显微硬度计检验有效硬化层深度，利用CMT5303万能试验机进行拉伸试验，利用ZBC3302B冲击试验机进行冲击试验。

试验

结果与讨论

1.18CrNiMo7-6钢渗碳直接淬火的组织性能

18CrNiMo7-6钢渗碳直接淬火、低温回火工艺曲线如图1所示。

屈服强度Rp0.2/MPa伸长率A

屈服强度

Rp0.2/MPa

伸长率

A(%)

断面收缩率

Z(%)

抗拉强度

Rm/MPa

1229

9

1014

49

图118CrNiMo7-6钢渗碳直接淬火、低温回火工艺曲线

试验结果：渗碳层组织如图2所示，C1级，M4级，残留A4级，硬化层深度HV1550：3.84mm，表面硬度60~61HRC；心部组织如图3所示，为低碳马氏体；心部硬度40HRC；晶粒度如图4所示；力学性能如表1所示。

表118CrNiMo7-6渗碳直接淬火低温回火后力学性能

冲击吸收能量

KV/J

49

图218CrNiMo7-6钢渗碳层组织

图318CrNiMo7-6钢心部组织

图418CrNiMo7-6钢晶粒度

2.18CrNiMo7-6钢渗碳一次淬火的组织性能

18CrNiMo7-6钢渗碳、加热淬火、低温回火工艺曲线如图5所示。

图518CrNiMo7-6钢渗碳、加热淬火、低温回火工艺曲线

试验结果：渗碳层组织如图6所示，C1级，M3级，残留A2级，硬化层深HV1550：3.90mm表面硬度60~61HRC；心部组织如图7所示，为低碳马氏体；心部硬度40HRC；晶粒度如图8所示；力学性能如表2所示。

图618CrNiMo7-6钢渗碳层组织

图718CrNiMo7-6钢心部组织

屈服强度Rp0.2/MPa伸长率A

屈服强度

Rp0.2/MPa

伸长率

A(%)

冲击吸收能量

KV/J

抗拉强度

Rm/MPa

1262

9.5

1048

45