20CrMnTiH1齒輪鋼中CaS夾雜的形成與控制
發布時間：
2014-03-14 11:51
隨著汽車工業的不斷發展，市場對20CrMnTiH系列齒輪鋼的綜合冶金性能要求不斷的提高，尤其是對齒輪鋼的疲勞性能。日本曾經有人對齒輪鋼氧含量與疲勞壽命的關系做過研究，發現當ω(T.O)從25×10-6降到10×10-6時，其疲勞壽命將近提高了4倍。因此，目前國內外生產20CrMnTiH齒輪鋼過程中為了降低鋼中T.O含量，普遍使用鋁進行終脫氧，所以鋼中不可避免的會存在大量的脆性Al2O3夾雜，此類夾雜熔點較高，易在水口內壁粘附，影響澆鑄順利進行，且其具有尖銳的棱角，在鋼材后續加工過程中極易劃傷基體，因此一般在精煉過程中要對鋼中Al2O3夾雜進行鈣處理，使其生成低熔點液態夾雜，減少其對基體造成的危害。
安徽工業大學的學者利用Factsage軟件，對20CrMnTiH1齒輪鋼中(CaO)m(Al2O3)n與CaS夾雜形成進行了熱力學分析。結果表明：當鋼中ω(Al)S=0.035%時，要使鋼中夾雜物完全轉變為液態(CaO)12(Al2O3)7，應控制鋼中ω(S)低于0.0067%，ω(Ca)/ω(Al)高于0.12；本鋼液成分條件下，在煉鋼溫度下不會自發生成CaS夾雜，當鋼液溫度下降到1739.8K時，凝固前沿的ω(S)達到0.0159%，此時會與低熔點(CaO)12(Al2O3)7夾雜表面的CaO反應析出CaS夾雜。通過對某鋼廠生產的20CrMnTiH1齒輪鋼鑄坯中夾雜物的檢驗發現，實際情況與熱力學計算相符合。同時，通過硫偏析方程計算得到：20CrMnTiH1齒輪鋼在凝固過程中不析出CaS夾雜的條件為將硫的初始質量分數控制在0.000318%以下。
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