含硫齿轮钢SAE8620H热轧棒材夹杂物对产品质量的研究意义

添加时间: 2015-5-4 16:41:19 点击数:

　　齿轮钢SAE8620H为美国ASTMA304-05（2011）标准引进产品，相当于GB/T5216-2004《保证淬透性结构钢》中的20CrNiMoH，主要用于制造各种重型汽车、重型挖掘机、重型吊车、重型机床及其他重型机械的传动齿轮、齿轮轴，以及越野吉普车、越野摩托车等需要传动大扭距的小型齿轮和齿轮轴。其加工变形量小、淬透性带窄且稳定，是质量要求极为严格的齿轮钢品种之一。因其特殊的使用环境，要求钢材具有足够的心部淬透性和良好的渗层淬透性，优良的带状、细小的晶粒，优良的非金属夹杂物，易于切削加工等。除淬透性和组织对齿轮钢的性能具有显著地影响外，非金属夹杂物对齿轮钢的疲劳性能和切削性能也有重要影响。为此，研究高洁净含硫齿轮钢SAE8620H热轧棒材横纵截面不同部位的夹杂物的种类、形态、数量和尺寸分布对于提高产品的质量具有重要指导意义。

　　含硫齿轮钢SAE8620H的生产流程为：60tEAF→LF→VD→LF→CC，采用弧形方坯连铸机，断面规格为250mm×280mm，方坯经过热轧制成Φ120mm的棒材。

　　利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分别对棒材横纵截面的边缘部位、1/2半径处和中心部位的夹杂物进行了检测，综合分析了夹杂物的尺寸、数量、分布及形貌和成分。结果表明：

　　（1）含硫齿轮钢SAE8620H热轧棒材中的夹杂物主要有单独硫化锰和氧硫复合夹杂物2种类型。磷铁复合夹杂物的核心主要是Al2O3和MgO-Al2O3，外围是MnS或者（Ca、Mn）S。

　　（2）棒材横截面和纵截面上，从棒材的边缘部位、1/2半径处到中心部位，夹杂物总数均呈逐渐增加的趋势，氧硫复合夹杂物所占的比例是呈逐渐减少的趋势。横截面和纵截面上氧硫复合夹杂物所占的比例分别在9%和14%以下。

　　（3）棒材横截面边缘部位、1/2半径处和中心部位夹杂物平均直径分别为1.157、1.323和1.293μm，平均长宽比分别为1.99、1.746和1.90。小于2μm的夹杂物所占比例均在82%～87%，大于5μm的夹杂物所占比例在1%以下，长宽比小于3的夹杂物所占比例约为90.77%。

　　（4）棒材纵截面边缘部位、1/2半径处和中心部位夹杂物平均长度分别为9.31、12.24和12.31μm，平均长宽比分别为4.97、4.35和4.74。长度在5～15μm的夹杂物所占比例平均达到81.2%，长宽比在1～3（即呈纺锤状）的夹杂物所占比例平均为30.15%，中心部位略高，85%以上的夹杂物长宽比小于10。