20Cr2Ni4A齒輪鋼高溫滲碳工藝

20Cr2Ni4A鋼屬于高Cr、Ni滲碳合金鋼，因其強(qiáng)度高、韌性好、抗接觸疲勞和抗膠合能力好等特點(diǎn)，成為重載車輛傳動(dòng)系統(tǒng)齒輪的首選材料。有研究人員通過(guò)對(duì)20Cr2Ni4A齒輪鋼進(jìn)行高溫滲碳工藝試驗(yàn)，分析了其高溫滲碳后的微觀組織與力學(xué)性能，以期為高溫滲碳工藝研究提供參考。

試驗(yàn)材料選用重載車輛傳動(dòng)系統(tǒng)齒輪鋼20Cr2Ni4A，采用TXC01型直讀光譜儀對(duì)其成分進(jìn)行測(cè)定。檢測(cè)結(jié)果符合GB/T3077-1999對(duì)20Cr2Ni4A鋼化學(xué)成分的要求。

高溫滲碳試驗(yàn)設(shè)備選用RM-75-11高溫密封箱式多用爐，此爐最高工作溫度為1 100 ℃。試驗(yàn)工藝條件為在可控氣氛條件下采用高溫高碳勢(shì)方式進(jìn)行滲碳，擴(kuò)散溫度高于強(qiáng)滲溫度，滲碳?xì)怏w采用丙烷與N2，滲碳后油冷到一定溫度，在油冷過(guò)程結(jié)束后進(jìn)行高溫回火。高溫回火后空冷，然后進(jìn)行二次加熱油淬，利用回復(fù)再結(jié)晶原理在750 ℃等溫后將溫度升至860 ℃進(jìn)行淬火，以達(dá)到細(xì)化奧氏體晶粒，滿足晶粒度要求。在淬火工藝結(jié)束后，進(jìn)行180 ℃低溫回火。為了進(jìn)行滲碳工藝比對(duì)，同期還進(jìn)行了常規(guī)滲碳工藝試驗(yàn)。常規(guī)滲碳工藝為930 ℃滲碳→650 ℃高溫回火→860 ℃二次加熱油淬→180 ℃低溫回火。

兩種工藝滲碳后20Cr2Ni4A鋼加工成10 mm×10 mm×10 mm的試樣，對(duì)其顯微組織、硬度梯度、晶粒度等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明：

1) 高溫滲碳熱處理后20Cr2Ni4A鋼的滲層組織為回火馬氏體和彌散分布的碳化物顆粒和少量的殘留奧氏體，滲碳層硬度、碳濃度梯度變化比較平緩，有效硬化層深達(dá)2.0～2.4 mm（550 HV處），滲層表面硬度58～62 HRC，奧氏體晶粒度可達(dá)到8級(jí)左右，樣件驗(yàn)證指標(biāo)滿足滲碳工藝技術(shù)要求。

2) 當(dāng)有效硬化層深為（2.2±0.2）mm時(shí)，20Cr2Ni4A鋼采用常規(guī)滲碳所需工藝時(shí)間為26 h，而采用高溫滲碳所需工藝時(shí)間僅為20.5 h，這表明高溫滲碳可提高滲碳效率20%以上。