17CrNiMo6
17CrNiMo6碳素圓鋼分析及防止措施 針對17CrNiMo6鋼齒輪緩冷出現(xiàn)裂紋問題，分析了產(chǎn)生裂紋的原因，并提出了預(yù)防措施。
外文名
17CrNiMo6
碳(C)
0.15-0.20,
硅(Si)
≤0.40,
錳(Mn)17CrNiMo6碳素圓鋼分析及防止措施
0.40-0.70,
目錄
1. 1 對應(yīng)國內(nèi)牌號
2. 2 化學(xué)成分
3. 3 分析及防止措施
對應(yīng)國內(nèi)牌號
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17CrNiMo6 是德國 DIN 17210-（86）標(biāo)準(zhǔn)的鋼號，歐標(biāo)為18CrNiMo7-6,對應(yīng)GB的 17Cr2Ni2Mo
17Cr2Ni2Mo不是GB材料，而是JB材料。具體的標(biāo)準(zhǔn)號為：JB∕T 6395-20*型齒輪、齒圈鍛件
17CrNiMo6和20CrMnTi區(qū)別：
17CrNiMo6的韌性好得多
碳含量不同，合金元素不同，機(jī)械性能不同。熱工藝性也不同。
前面的性能要*一些，后一種變速箱齒輪、差速器齒輪普遍使用。
化學(xué)成分
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硫(S)：≤0.035,
磷(P)：≤0.035，
,鉻(Cr)：1.50-1.80，
鎳(Ni)：1.40-1.70,
鉬(Mo)：0.25-0.35，
分析及防止措施
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1 前言
1997年，某廠在為馬鋼棒材軋機(jī)配套生產(chǎn)初、中軋機(jī)減速機(jī)過程中，材質(zhì)為17CrNiMo6鋼的齒輪在滲碳處理緩冷后產(chǎn)生裂紋，為了找出裂紋發(fā)生的原因，我們在中科院專家的指導(dǎo)和幫助下進(jìn)行了分析探討。
2 產(chǎn)生緩冷裂紋的原因
產(chǎn)生裂紋的原因主要是滲層在冷卻過程中產(chǎn)生不均勻相變造成的。滲層中存在大塊滲碳體和連續(xù)的網(wǎng)狀碳化物，滲層的金相組織為三層，外層為下貝氏體和網(wǎng)狀碳化物；中層為淬火馬氏體、下貝氏體和網(wǎng)狀碳化物；第三層為下貝氏體加鐵素體，由表及里的硬度檢查見下表。
檢查部位 滲碳層 母材
外表層 中間層 過渡層
硬度（HL） 420.433.458 513.501.479 492.479.414 318.337.307
相變受下述因素影響：
2.1 溫度的影響
由于碳在鐵素體中的溶解度較?。ǜ呒s為0.025%），而在奧氏體狀態(tài)下，滲碳溫度越高，碳在其中的擴(kuò)散系數(shù)越大，既滲碳速度越大。但溫度不宜過高，否則滲碳設(shè)備使用壽命顯著下降或損壞，而且溫度過高時間過長會造成滲層組織粗大，碳化物級別超差等缺陷。通常生產(chǎn)實際中采用900℃、930℃滲碳。
2.2 碳濃度的影響
緩冷裂紋與滲碳時的碳勢有關(guān)。
在滲碳初期，由于工件表面窮碳，接受活性碳原子的能力很強(qiáng)，滲碳速度較快，此時爐內(nèi)碳勢較低，需要向爐內(nèi)通過大量的滲劑，以維持爐內(nèi)的碳勢，具體還與裝爐量有關(guān)，此時如果不能及時補(bǔ)充滲劑，可能造成滲碳時間過長，碳濃度分布曲線下凹等缺陷，但也不能過強(qiáng)，否則可能出現(xiàn)大量網(wǎng)狀碳化物而無法消除。
當(dāng)工件表面含碳量不斷升高，碳勢不斷建立的情況下，應(yīng)逐步減少滲劑的加入，滲碳進(jìn)入擴(kuò)散階段，如果此時仍保持大劑量的滲劑，就要形成表面網(wǎng)狀碳化物，使?jié)B層的強(qiáng)度下降，脆性增加，尤其是抗拉強(qiáng)度的下降，對防止出現(xiàn)緩冷裂紋相當(dāng)不利。[1]
2.3 滲碳時間的影響
當(dāng)滲碳溫度、碳勢確定以后，滲碳時間主要取決于有效硬化層深度，滲碳時間越長，硬化層越深，反之越淺。對于17NiCrMo6鋼硬化層在10-15μm的工件，如果擴(kuò)散期控制不好，時間過短，有可能造成滲層碳濃度分布曲線過陡，在以后的緩冷過程中，形成緩冷裂紋。
2.4 緩冷速度的影響
緩冷一般是在冷卻井中進(jìn)行的，其冷卻速度應(yīng)比空冷更加緩慢，以便盡可能得到較平衡的組織。如果由于某種原因，使緩冷速度相當(dāng)于空冷速度，結(jié)果就要出現(xiàn)緩冷裂紋。分析結(jié)果也表明，當(dāng)滲碳層表面的含碳量達(dá)到共析成分以上時，滲層的淬透性不*相同，在特定的緩冷速度下，發(fā)生不均勻相變，中間層的馬氏體比容較大，使表面受拉應(yīng)力，由于表層有惡化，承*大的拉力而開裂。
3 防止緩冷裂紋措施
通過上述分析可知，產(chǎn)生緩冷裂紋的條件一是滲層中存在著大量的塊狀及網(wǎng)狀碳化物，使之性能惡化；二是滲層中發(fā)生不均勻相變。預(yù)防措施是：首先要避免滲層中產(chǎn)生大量網(wǎng)狀碳化物。對于17CrNiMo6這種含Cr、Mo強(qiáng)碳化物形成元素的鋼，滲碳時碳勢不能過高，尤其是到了擴(kuò)散期，一定要把碳勢降到0.9%C左右，并保持一定的時間，防止產(chǎn)生碳化物。另外，要避免中間層產(chǎn)生馬氏體。緩冷效果比較好時，一般組織比較平衡，沒有不均勻相變，但由于冷卻井內(nèi)比較潮濕，水分較大，使冷卻速度提高而產(chǎn)生裂紋。如果冬天環(huán)境溫度比較低，工件裝爐量少，雖然是在冷卻井中，冷卻速度仍很快，也容易產(chǎn)生緩冷裂紋
圓鋼分為熱軋、鍛制和冷拉三種。熱軋圓鋼的規(guī)格為5.5-250毫米。其中：5.5-25毫米的小圓鋼大多以直條成捆的供應(yīng)，常用作鋼筋、螺栓及各種機(jī)械零件；大于25毫米的圓鋼，主要用于制造機(jī)械零件、無縫鋼管的管坯等。
按化學(xué)成分分類
碳素鋼按化學(xué)成分（即以含碳量）可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。
(1) 低碳鋼
又稱軟鋼，含碳量從0.10%至0.30%低碳鋼易于接受各種加工如鍛造，焊接和切削，常用于制造鏈條，鉚釘，螺栓，軸等。
(2) 中碳鋼
碳量0.25%～0.60%的碳素鋼。有鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼等多種產(chǎn)品。除碳外還可含有少量錳（0.70%～1.20%）。按產(chǎn)品質(zhì)量分為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。熱加工及切削性能良好，焊接性能較差。強(qiáng)度、硬度比低碳鋼高，而塑性和韌性低于低碳鋼。可不經(jīng)熱處理，直接使用熱軋材、冷拉材，亦可經(jīng)熱處理后使用。淬火、回火后的中碳鋼具有良好的綜合力學(xué)性能。能夠達(dá)到的高硬度約為HRC55(HB538），σb為600～1100MPa。所以在中等強(qiáng)度水平的各種用途中，中碳鋼得到廣泛的應(yīng)用，除作為建筑材料外，還大量用于制造各種機(jī)械零件。
（3）高碳鋼
常稱工具鋼，含碳量從0.60%至1.70%，可以淬硬和回火。錘，撬棍等由含碳量0.75%的鋼制造； 切削工具如鉆頭，絲攻，鉸刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的鋼制造。
按鋼的品質(zhì)分類
按鋼的品質(zhì)可分為普通碳素鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼。
（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱普通碳素鋼，對含碳量、性能范圍以及磷、硫和其他殘余元素含量的限制較寬。在中國和某些國家根據(jù)交貨的保證條件又分為三類：甲類鋼（A類鋼）是保證力學(xué)性能的鋼。乙類鋼（B類鋼）是保證化學(xué)成分的鋼。特類鋼(C類鋼）是既保證力學(xué)性能又保證化學(xué)成分的鋼，常用于制造較重要的結(jié)構(gòu)件。中國生產(chǎn)和使用多的是含碳量在0.20%左右的A3鋼（甲類3號鋼），主要用于工程結(jié)構(gòu)。
有的碳素結(jié)構(gòu)鋼還添加微量的鋁或鈮（或其他碳化物形成元素）形成氮化物或碳化物微粒，以限制晶粒長大，使鋼強(qiáng)化，節(jié)約鋼材。在中國和某些國家，為適應(yīng)專業(yè)用鋼的特殊要求，對普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分和性能進(jìn)行調(diào)整，從而發(fā)展了一系列普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的專業(yè)用鋼（如橋梁、建筑、鋼筋、壓力容器用鋼等）。
