Durante mucho tiempo, el grado de acero más utilizado para engranajes de camiones en mi país es 20CrMnTi. Se trata de un engranaje de automóvil de tamaño medio de acero 18XTr (es decir, acero 20CrMnTi) introducido en la antigua Unión Soviética en la década de 1950. El acero tiene granos finos, tendencia al crecimiento de granos pequeños durante la cementación, buenas propiedades de cementación y enfriamiento rápido, y se puede apagar directamente después de la cementación. La literatura señala que antes de 1980, el acero estructural de aleación carburizado de mi país (incluido el acero 20CrbinTi) solo garantizaba la composición química del acero y las propiedades mecánicas medidas por las muestras cuando el acero salía de la fábrica, pero la composición química y las propiedades mecánicas a menudo apareció en la producción de automóviles. Para el acero calificado, la calidad del producto se ve afectada debido al amplio rango de fluctuación de la templabilidad. Por ejemplo, si la templabilidad del acero carburizado 20CrMnTi es demasiado baja, la dureza del núcleo del engranaje después de la cementación y el templado será menor que el valor especificado en las condiciones técnicas, y la vida de fatiga del engranaje se reducirá a la mitad durante el prueba de fatiga; si la templabilidad es demasiado alta Si es demasiado alta, la contracción del orificio interior después de la carburación y el enfriamiento rápido del engranaje es demasiado grande, lo que afectará el conjunto del engranaje.
Dado que la templabilidad del acero tiene un impacto extremadamente significativo en la dureza y la distorsión del núcleo del diente del engranaje, en 1985, el Ministerio de Metalurgia promulgó las condiciones técnicas de mi país para el acero estructural de templabilidad garantizada (GB5216-85), que está incluido en este estado técnico. Se obtuvieron los datos de composición química y templabilidad de 10 tipos de aceros cementados, incluidos los aceros 20CxMnTiH y 20MnVBH. La norma estipula que el índice de templabilidad del acero 20CrMnTi utilizado para la fabricación de engranajes es 30-42HRC a una distancia de 9 cafés del extremo enfriado por agua. Después de eso, los problemas de dureza demasiado baja y distorsión demasiado grande en el centro del diente de los engranajes producidos con acero 20CrMnTi se resolvieron básicamente. Sin embargo, obviamente no es razonable usar el mismo grado de acero 20CrMnTi independientemente del tamaño del módulo de engranajes y el espesor de la sección de acero. Debido a la mejora de la tecnología de fundición de acero en mi país y la mejora del suministro de acero estructural aleado, ha sido posible reducir aún más la banda de templabilidad del acero para engranajes y desarrollarla de acuerdo con los requisitos de diferentes productos (como engranajes de transmisión y engranajes del eje trasero, etc.). Nuevos grados de acero para cumplir con sus requisitos.
A través de la negociación con las acerías, en 1997, Changchun FAW firmó sucesivamente un acuerdo con los fabricantes de acerías para engranajes para suministrar la templabilidad del acero 20CrMnTi en lotes. Los grupos de templabilidad del acero 20CrMnTiH utilizados para el primer eje, el engranaje del eje intermedio de la transmisión pequeña y los engranajes cónicos principales y accionados del eje trasero con mayores dimensiones de sección transversal son I y II, respectivamente, y la templabilidad correspondiente es J9: 30-36HRC y J9=36-42HRC.
Alrededor de 1960, debido a la escasez de acero al cromo y níquel en China, la producción de acero al cromo y níquel en mi país se vio afectada. En ese momento, la industria automotriz de mi país era una tecnología importada de la ex Unión Soviética, y la Unión Soviética usaba una gran cantidad de aceros que contenían níquel y cromo. Por lo tanto, en ese momento, la industria automotriz de mi país desarrolló vigorosamente el desarrollo y la investigación del acero al boro y utilizó acero 20MnVB y 20Mn2TiB para reemplazar el acero carburizado 20CrMnTi para fabricar engranajes. Esto se debe a que agregar una pequeña cantidad de boro (0.0001 por ciento -0.0035 por ciento) al acero estructural puede mejorar significativamente la templabilidad del acero, por lo que agregar una pequeña cantidad de boro al acero puede reemplazar una cierta cantidad de elementos de aleación preciosos como manganeso, níquel, cromo, molibdeno, etc. Por lo tanto, el acero al boro es ampliamente utilizado. Changchun FAW ha utilizado aceros 20MnTiB y 20Mn2TiB en la producción de engranajes para automóviles de la marca "Jiefang".
La marca "Dongfeng" 5 producida por Dongfeng Motor Corporation está hecha de acero 20CrMnTi y 20MnVB para la transmisión y el engranaje del eje trasero del camión. Asimismo, se firmó un convenio con la siderúrgica para estrechar la banda de templabilidad del acero y suministrarlo en lotes. Los aceros utilizados para los engranajes cónicos principales y accionados de la transmisión y el eje trasero son 20CrMnTiH(3), 20MnVBH(2) y 20MnVBH(3), respectivamente, y la templabilidad correspondiente es J9=32-39HRC y J{ {10}}HRC, J9=34 ~42HRC.
La fábrica de engranajes Qijiang de mi país introdujo la tecnología de producción de engranajes de transmisión de vehículos pesados de la empresa alemana y produjo con éxito el acero para engranajes con contenido de boro de la serie Cr-Mn-B de la empresa de acuerdo con los estándares de la empresa alemana. La templabilidad del material del engranaje es J10=31-39HRC
engranaje recto
Por supuesto, el acero 20CrMnTi, el acero 20MnTiB, el acero 20MVB y otros aceros que contienen boro también tienen deficiencias. En general, se cree que el 20CrMnTi y otros aceros carburizados son esencialmente aceros de grano fino, y los granos no se engrosarán después de la carburación y pueden enfriarse directamente. Pero, de hecho, debido a la influencia de la calidad de la fundición del acero, a menudo se produce un engrosamiento del grano en condiciones normales. La prueba de tamaño de grano real de varios lotes de materiales encontró que una parte considerable del tamaño de grano real era solo 2-3 grados (bajo la condición de conservación de calor de 930 grados durante 3 h). La literatura cree que debido al alto contenido de Ti, 20CrMnTi tiene muchas inclusiones de TiN en el acero, especialmente las grandes inclusiones de TiN son la fuente de fatiga de los engranajes, y su existencia reducirá el rendimiento de fatiga por contacto de los engranajes. Las inclusiones tienen una estructura cúbica y son propensas a romperse y agrietarse cuando se las somete a fuerza, lo que resulta en una falla temprana del engranaje. Otro problema es que la templabilidad de este acero es limitada y no puede cumplir con los requisitos de los engranajes de gran diámetro y gran módulo. La profundidad de la capa endurecida efectiva de cementación y la dureza del núcleo no pueden cumplir con los requisitos de los engranajes de servicio pesado. Además, el acero 20CrMnTi es propenso a la oxidación interna y la estructura no martensítica durante el tratamiento térmico, lo que reduce la vida útil de fatiga de los engranajes. Pero en nuestro país, el acero para cementación de engranajes no existe un tipo de acero tan maduro y confiable como el acero 20CrMnTi en el proceso de cementación. Por lo tanto, sigue siendo el acero de cementación más utilizado en China. Los aceros al boro como 20MnVB, 20MnTiB y 20Mn2TiB también tienen algunas deficiencias. Por ejemplo, debido a la mala desoxidación y desnitrificación durante la fundición, el boro no puede desempeñar un papel en el aumento de la templabilidad. Por lo tanto, el rendimiento del acero al boro es inestable. La distorsión del engranaje aumenta y afecta la calidad del producto. Al mismo tiempo, debido a que los granos mixtos y los granos son fáciles de ser gruesos, la deformación no es fácil de controlar y la dureza es pobre, y la raíz del engranaje de acero al boro es propensa a producir estructura de trosteita y malla negra y correa negra. del engranaje de carbonitruración. Por lo tanto, muchas fábricas descontinuaron el uso de este acero. Sin embargo, no se debe concluir que el acero al boro no es adecuado para el acero de cementación de engranajes. El acero cementado que contiene boro también se usa en el exterior. Por ejemplo, la famosa fábrica de engranajes IV en Alemania ha estado utilizando el grado de acero reservado ZF7 formulado por su propia fábrica, que es un acero al cromo-manganeso con bajo contenido de carbono que contiene boro. Los principales componentes químicos (fracción de masa, porcentaje) del acero son 0.15-0.20C, 0.15-0.40S, 1.0-1.3Cr, 1.{{33} }.3Mn, 0.001-0.003B. Algunos engranajes de transmisión de automóviles estadounidenses y engranajes principales y accionados del eje trasero también utilizan acero carburizado que contiene boro, como 50B15, 43BVl4 y 94B17. Por lo tanto, mientras la tecnología de fundición de las acerías se mantenga, los problemas anteriores del acero al boro pueden resolverse.
El procesamiento de palanquillas de forja de engranajes de acero 20CrMnTiH, 20MnVBH y 20MnTiBH en un horno de normalización isotérmico continuo puede garantizar una distribución uniforme de perlita en escamas más ferrita. De esta manera, la distorsión del engranaje por tratamiento térmico se puede reducir en gran medida, se puede mejorar la precisión del engranaje y se puede prolongar la vida útil del engranaje.
La dureza de normalización isotérmica del blanco de forja de engranajes es 156-207HB
