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一种Cr-Mo-V 渗氮钢的合金设计及性能测试

原文作者:
  邓传印,闵永安,廖建雄
发布时间:
  2014-08-21
来    源:
  上海大学材料科学与工程学院
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摘要: 针对渗氮性能、热稳定性及淬透性要求,在33CrMoV12-9 和40CrMoV13-9 钢基础上调整化学成分,并借助JMatPro 软件探究其热强性,设计了BTHJ 渗氮钢。晶粒度、端淬试验以及与38CrMoAl 钢对比进行的渗氮和热稳定性试验表明: 920 ℃奥氏体化后BTHJ钢的晶粒度为10 级,淬透深度可达80 mm; 调质后经550 ℃保温60 h,硬度维持在40 HRC 以上,具有较好的热稳定性; 气体渗氮后表面硬度1017 HV0. 2,渗氮层硬度梯度平缓,无脉状组织,渗氮性能良好,各项性能均优于38CrMoAl 钢。
    渗氮钢具有表面硬度高、耐磨性好、心部强韧性足和一定耐蚀性的优点,在机械工业中燃油喷射器偶件、内燃机曲轴、汽缸套和气阀、精密齿轮等的制造方面得到广泛应用。然而长期以来我国的专用渗氮钢仅有38CrMoAlA 一种,由于具有较高的C、Al 含量而合金总量较低,造成渗氮速度慢、渗氮层浅、钢材淬透性较低等不足,同时高的Al 含量为提高钢材的生产率和成材率也带来了较大的困难[1-2]。而国外在开发专用渗氮钢方面已取得了丰硕的成果,仅欧洲就有9 种[3],其开发的Cr-Mo 系、Cr-Mo-V 系无Al 渗氮钢虽然表面硬度不及含Al 钢,但渗氮速度快、渗层深、韧性好,可用于不同尺寸需求包括如重载齿轮在内的各种零件制造。国内近年来也开发了低铝加钒38CrMoAl、25Cr3MoA、25Cr5MoA 等新型渗氮钢并取得了一定的市场应用[4-6],但为了进一步丰富我国渗氮钢体系,本文针对柴油机燃油喷射器偶件开发了一种新型Cr-Mo-V 系无Al 渗氮钢,经多家厂家装机试用零件使用性能达到了预期要求。本文阐释了该种渗氮钢的合金设计并分析了其性能测试结果。
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