1. Prefacio
Con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología de materiales en el país y en el extranjero, la selección de materiales para engranajes en la industria manufacturera no se limita a los materiales nacionales existentes.
Cada vez más empresas han introducido desde el extranjero algunos materiales para engranajes con excelente rendimiento integral.
El acero 17Cr2Ni2MoA es un tipo de material para engranajes carburados con excelentes propiedades mecánicas y procesabilidad.
Después de la cementación y el enfriamiento, el rendimiento de este material es equivalente al del material para engranajes de acero 18Cr2Ni4WA ampliamente utilizado en maquinaria pesada.
Sin embargo, su procesabilidad en el tratamiento térmico es mejor y el ahorro de materia prima es mayor.
En comparación con este último, el coste por tonelada de materias primas se ahorra unos 6.000 yuanes.
Sin embargo, que el rendimiento potencial del acero 17Cr2Ni2MoA pueda alcanzarse plenamente depende del nivel técnico del proceso de tratamiento térmico de cada fabricante.
Para que este material se pueda utilizar con éxito en productos de engranajes, nuestra empresa ha realizado investigaciones experimentales.
2. Comparación de las propiedades mecánicas de dos materiales.
2.1 Composición química
Consulte la Tabla 1 para conocer la composición química de los dos materiales.
Tabla 1 Composición química (fracción de masa) del acero 18Cr2Ni4WA y acero 17Cr2Ni2MoA (%)
| Material | 18Cr2Ni4WA | 17Cr2Ni2MoA |
| W. | 0,13~0,19 | 0,14~0,19 |
| cr | 1,35~1,65 | 1,5 ~ 1,8 |
| Ni | 4,0 ~ 4,5 | 1,4 ~ 1,7 |
| W. | 0,8 ~ 1,2 | – |
| Mes | – | 0,25~0,35 |
| Minnesota% | 0,3~0,6 | 0,4 ~ 0,6 |
| Sí | 0,17~0,37 | 0,17~0,35 |
En comparación, se encuentra que el contenido de carbono de estos dos materiales de engranajes es cercano y son acero al carbono carburado con una aleación baja en carbono.
La dureza de la superficie del engranaje se puede mejorar mediante cementación y enfriamiento.
2.2 Comparación de propiedades mecánicas
Para estudiar las propiedades mecánicas de los dos materiales, pusimos en producción acero 17Cr2Ni2MoA y acero 18Cr2Ni4WA del mismo tamaño para comparar las propiedades mecánicas.
El acero 18Cr2Ni4WA es el material utilizado actualmente por nuestra empresa.
De acuerdo con nuestro proceso de producción, el proceso de fabricación de la barra de prueba de acero 18Cr2Ni4WA es: normalización después de forjar + templado → mecanizado → carburación → templado a alta temperatura 3 veces → mecanizado → templado y revenido.
Dado que nuestra empresa no utilizó material 17Cr2Ni2MoA, después de consultar con otros fabricantes y varios documentos en términos de proceso, se decide que el proceso de fabricación de la barra de prueba de acero 17Cr2Ni2MoA es: normalización después de forjar + templado → mecanizado → carburación → templado a alta temperatura → mecanizado → temple y revenido.
Después del tratamiento térmico según el proceso anterior, la barra de prueba se procesa hasta obtener una muestra según el estándar para inspección. Consulte la Tabla 2 para obtener resultados.
Tabla 2 Propiedades mecánicas de dos materiales después del tratamiento térmico.
| Nombre | Material | Límite de rendimiento/MPa | Resistencia a la tracción/MPa | Estiramiento (%) | Reducción de área (%) | Resistencia al impacto / · cm -2 |
| Muestra de φ 60 mm (no endurecida a alta temperatura) | 17Cr2Ni2MoA | 810 | 954 | 10.5 | 61,25 | 121,4 |
| muestra de φ 60 mm | 18Cr2Ni4WA | 822,5 | 1003 | 16.5 | 67,2 | 169,7 |
| muestra de φ 82 mm | 17Cr2Ni2MoA | 789,4 | 947 | 17.3 | 65,4 | 144,8 |
| muestra de φ 82 mm | 18Cr2Ni4WA | 698 | 931,7 | 19.8 | 70,7 | 180,48 |
2.3 Análisis de los resultados de las pruebas de propiedades mecánicas de la barra de prueba
1) El límite elástico y la resistencia a la tracción del acero 17Cr2Ni2MoA y del acero 18Cr2Ni4WA del mismo tamaño son similares después de la cementación y el revenido.
2) La resistencia al impacto del acero 17Cr2Ni2MoA es ligeramente menor que la del acero 18Cr2Ni4WA.
3) La reducción de área del acero 17Cr2Ni2MoA es ligeramente menor que la del acero 18Cr2Ni4WA, con una diferencia del 5% al 7%.
4) El alargamiento del acero 17Cr2Ni2MoA es ligeramente inferior al del acero 18Cr2Ni4WA, con una diferencia del 6%.
5) En esta prueba, el material φ 17Cr2Ni2MoA de la muestra de 60 mm no está sujeto a revenido a alta temperatura después de la carburación debido a circunstancias especiales, lo que tiene poco impacto en la dureza, resistencia y resistencia al impacto del enfriamiento general posterior, pero tiene un gran Impacto en el estiramiento.
Por lo tanto, el templado a alta temperatura después de cementar el acero 17Cr2Ni2MoA es muy importante para el rendimiento general de las piezas.
3. Resultados y discusión
Para estudiar el rendimiento del proceso de tratamiento térmico de los dos materiales, pusimos en producción acero 17Cr2Ni2MoA y acero 18Cr2Ni4WA del mismo tamaño para comparar.
Según el proceso de cementación existente del acero 18Cr2Ni4WA, se cargan muestras de los dos materiales en el horno junto con las piezas en producción.
La carburación se realiza simultáneamente en dos hornos.
Después de la carburación, se lleva a cabo un templado a alta temperatura una vez.
Consulte la Tabla 3 para conocer los resultados de cementación de las muestras de prueba.
Tabla 3: ejemplos de resultados de carburación
| Muestra de horno | Material | Grado/grado de carburo | Clase/clase de martensita y austenita retenidas | Profundidad de penetración/mm | Comentarios |
| muestra de φ25 mm | 17Cr2Ni2MoA | 4 | dos | 6.6 | Templado a alta temperatura una vez después de la cementación en el mismo horno. |
| muestra φ25 | 18Cr2Ni4WA | 3 | 6 | 7.2 | |
| Muestra en forma de diente M7 | 17Cr2Ni2MoA | 4 | dos | 2.3 | Templado a alta temperatura una vez después de la cementación en el mismo horno. |
| Muestra en forma de diente M7 | 18Cr2Ni4WA | 3 | 4 | 2.5 |
Análisis de los resultados de la inspección después de la cementación:
1) Existen diferencias en el grado de carburo (k), pero la diferencia no es grande, lo que puede garantizar completamente que el grado de carburo cumpla con el estándar nacional de K ≤ 4.
2) El acero 17Cr2Ni2MoA tiene una excelente procesabilidad.
Después del templado a alta temperatura, la austenita retenida se puede reducir básicamente al grado 2, y se puede realizar un enfriamiento y revenido posterior o un enfriamiento general;
El grado de austenita retenida del acero 18Cr2Ni4WA sigue siendo grande después del revenido a alta temperatura y sólo puede reducirse después de dos a cuatro procedimientos de revenido a alta temperatura.
3) La profundidad de la capa cementada es diferente, pero la diferencia es pequeña.
En esta prueba, la profundidad de la capa carburizada del acero 17Cr2Ni2MoA es ligeramente menor que la del acero 18Cr2Ni4WA.
4. Conclusión
Las propiedades mecánicas del acero 17Cr2Ni2MoA y del acero 18Cr2Ni4WA que se utilizan actualmente no son muy diferentes, pero el rendimiento del proceso es mejor y el costo se reduce.
Puede reemplazar completamente el acero 18Cr2Ni4WA existente en nuestra empresa.
El engranaje es la parte principal del cortapelos y representa una gran proporción.
La aplicación del acero 17Cr2Ni2MoA le ahorra a nuestra empresa al menos 3 millones de yuanes en costos de fabricación de engranajes cada año.
Además, debido al excelente rendimiento del proceso y la reducción de los tiempos de templado a alta temperatura después de la cementación, el material puede acortar el ciclo de procesamiento de los engranajes, reducir la deformación de los productos de los engranajes, mejorar aún más la calidad del tratamiento térmico de los engranajes y reducir el mecanizado posterior. costos. .
