鋼深層滲碳工藝對組織性能有哪些影響？

針對于：18CrNiMo7-6

近十多年來，風力發電、高鐵等的高速發展，歐標18CrNiMo7-6鋼被廣泛應用于制造風電變速箱齒輪、大模數齒輪、重載齒輪等。隨著齒輪模數增大，滲碳工藝要求有效硬化層深在3mm，甚至4mm或5mm以上。對于18CrNiMo7-6滲碳鋼硬化層深在3mm以上的滲碳工藝，國內一直有不同的觀點，而歐美都采用滲碳直接淬火工藝。因此，對18CrNiMo7-6鋼硬化層深在3mm以上，采用滲碳直接淬火和滲碳一次淬火兩種不同工藝，進行金相組織、力學性能研究，為18CrNiMo7-6鋼滲碳熱處理提供工藝試驗依據。

鋼深層滲碳工藝對組織性能有哪些影響？

試驗材料和試驗方法

試驗用18CrNiMo7-6鋼采用電弧爐真空脫氣冶煉，澆注成鋼錠，經開坯、鍛造撥長，以及正火、高溫回火預先熱處理，制成φ30mm×180mm圓棒試樣，再進行滲碳。試樣化學成分為w_C=0.18%，w_Si=0.28%，w_Mn=0.70%，w_Cr=1.6%，w_Mo=0.29%，w_Ni=1.48%，w_P=0.013%，w_S=0.011%，H≤2×10^-6，O≤20×10^-6，其余為Fe。

φ30mm×180mm圓棒試樣與齒輪一起在Aichelinφ1600mm×2000mm井式可控氣氛滲碳爐滲碳，滲碳溫度920～930℃，滲碳強滲期碳勢控制在1.1%～1.2%，強滲時間38～45h，擴散期碳勢為0.65%～0.75%，擴散時間為14～20h。然后隨爐降溫。降溫至830～850℃保溫0.5h出爐。其中兩件試樣直接入60℃Ｇ油淬火，淬火時間30min；另兩件試樣入緩冷爐緩慢冷卻至室溫，再隨零件進Aichelin多用爐加熱，加熱溫度830～850℃，碳勢為0.65%～0.75%，保溫6h，入60℃Ｇ油淬火，淬火時間30min。4件試樣均在160～180℃回火6h，出爐空冷。滲碳淬火、低溫回火后按GB/T25744—2010《鋼件滲碳淬火回火金相檢驗》和GB/T9450—2005《鋼件滲碳淬火硬化層深度的測定和校核》進行金相組織和有效硬化層深度檢驗。利用AXIOOBSERVER.AI金相顯微鏡觀察組織，利用FM—700半自動顯微硬度計檢驗有效硬化層深度，利用CMT5303試驗機進行拉伸試驗，利用ZBC3302B沖擊試驗機進行沖擊試驗。

結論

通過對18CrNiMo7-6鋼深層滲碳直接淬火、低溫回火和滲碳緩冷再加熱淬火、低溫回火兩種工藝試驗研究，得出如下結論：

（1）18CrNiMo7-6鋼930℃滲碳，滲碳強滲碳勢控制1.1%～1.2%，時間40h，擴散碳勢0.65%～0.75%，時間為15h，然后隨爐降溫至830℃，碳勢0.65%～0.75%，保溫0.5h出爐，在60℃G油淬火，冷卻0.5h，并160℃×6h回火后，滲碳層組織C1級，M4級，A殘4級，硬化層深度HV1₅₅₀：3.84mm，表面硬度60～61HRC，心部組織1級，心部硬度40HRC；晶粒度7～8級；抗拉強度：1229MPa，屈服強度：1014MPa，伸長率9%，斷面收縮率49%，沖擊吸收能量49J。

（2）18CrNiMo7-6鋼930℃滲碳，滲碳強滲碳勢控制1.1%～1.2%，時間40h，擴散碳勢0.65%～0.75%，時間為15h，然后隨爐降溫至830℃，碳勢0.65%～0.75%，保溫0.5h出爐緩冷至室溫，再加熱至830℃，碳勢0.65%～0.75%，保溫6h，入60℃Ｇ油淬火，并160℃×6h回火后，滲碳層組織C1級，M3級，殘留A2級，硬化層深HV1₅₅₀：3.90mm表面硬度60～61HRC，心部組織1級，心部硬度40HRC；晶粒度7～8級；抗拉強度：1262MPa，屈服強度：1048MPa，伸長率9.5%，斷面收縮率51%，沖擊吸收能量45J。