17Cr2Ni2MoA鋼與18Cr2Ni4WA鋼性能對比

田林，朱科，米琇娟

西安煤礦機械有限公司 陜西西安 710200

1 序言

隨著國內外材料科學技術的快速發展，我國制造業對齒輪材料的選用已不局限于國內已有材料，越來越多的企業引進國外一些綜合性能優良的齒輪材料。17Cr2Ni2MoA鋼就是一種力學性能和工藝性優異的國產滲碳齒輪材料[1，2]，該材料經過滲碳淬火后性能和國內重型機械廣泛使用的18Cr2Ni4WA鋼齒輪材料相當，但其熱處理工藝性更優，原材料經濟性更高，相比后者原材料每噸節約成本0.6萬元左右。但能否最大限度的發揮17Cr2Ni2MoA鋼的潛在性能，與各個使用廠家熱處理工藝技術水平有關。為了使該材料成功應用在齒輪產品中，我公司進行了試驗研究。

2 兩種材料力學性能試驗對比

（1）化學成分 兩種材料化學成分見表1。

表1 18Cr2Ni4WA鋼與17Cr2Ni2MoA鋼化學成分（質量分數） （%）

通過對比得知，這兩種齒輪材料碳含量接近，均為低碳合金滲碳鋼，可以通過滲碳淬火處理提高齒輪的表面硬度。

（2）兩種材料力學性能對比 為了研究兩種材料的力學性能，我們投產了17Cr2Ni2MoA鋼與18Cr2Ni4WA鋼兩種材料的同尺寸試棒進行力學性能對比。

18Cr2Ni4WA鋼是我公司目前使用的材料，根據我公司生產工藝，18Cr2Ni4WA鋼試棒采用的制造流程為：鍛后正火+回火→機加工→滲碳→高溫回火3次→機加工→調質。

由于我公司未使用過17C r2N i2M o A材料，在工藝方面參考其他廠家及各種文獻后決定17Cr2Ni2MoA鋼試棒采用的制造流程為：鍛后正火+回火→機加工→滲碳→高溫回火→機加工→調質。

根據上述工藝過程熱處理后，將試棒按照標準加工成試樣進行檢驗，結果見表2。

表2 兩種材料試樣熱處理后力學性能

（3）試棒力學性能檢測結果分析

1）相同尺寸的17Cr2Ni2MoA鋼和18Cr2Ni4WA鋼滲碳調質后，屈服強度、抗拉強度接近。

2）17Cr2Ni2MoA鋼相比18Cr2Ni4WA鋼的沖擊韌度稍低。

3）17Cr2Ni2MoA鋼相比18Cr2Ni4WA鋼的斷面收縮率稍低，相差5%～7%。

4）17Cr2Ni2MoA鋼相比18Cr2Ni4WA鋼的伸長率稍低，相差6%。

5 ） 在 本 次 試 驗 中， 對φ6 0 m m 試 樣17C r2N i2M o A材料因特殊情況未進行滲碳后高溫回火處理，對其后續整體淬火硬度、強度、沖擊韌度影響不大，但對伸長率的影響較大，因此17Cr2Ni2MoA鋼滲碳后進行一次高溫回火，對零件整體性能非常重要。

3 兩種材料熱處理工藝性對比

為了研究兩種材料的熱處理工藝性能，我們投產了17Cr2Ni2MoA鋼與18Cr2Ni4WA鋼兩種材料的同尺寸試樣進行工藝性對比。

按照現有的18Cr2Ni4WA鋼滲碳工藝，將兩種材料的試樣同生產中的工件一起裝爐，分兩爐同時進行滲碳，滲碳后高溫回火一次，檢驗試樣的滲碳結果，見表3。

表3 試樣滲碳結果

滲碳后檢驗結果分析：

1）碳化物（K）級別有差異，但差異不大，完全可保證碳化物級別符合K≤4級的國家標準。

2）17Cr2Ni2MoA鋼工藝性優良，其一次高溫回火后殘留奧氏體基本可降至2級，可進行后續調質或整體淬火工序；18Cr2Ni4WA鋼一次高溫回火后殘留奧氏體級別依舊較大，需進行2～4次的高溫回火工序，方可降低。

3）滲碳層深度有差異，但差異不大。本次試驗中，17C r2N i2M o A鋼的滲碳層深度稍小于18Cr2Ni4WA鋼。

4 結束語

17Cr2Ni2MoA鋼與現在使用的18Cr2Ni4WA鋼的力學性能相差不大，但是工藝性能更好，成本降低，完全可以替代我公司現有的18Cr2Ni4WA鋼。

齒輪在采煤機中為主要零部件，占比較大，17Cr2Ni2MoA鋼的應用每年至少為我公司節約齒輪制造成本300萬元以上。另外，由于該材料工藝性能優良，滲碳后高溫回火次數減少，所以可縮短齒輪加工周期，減少齒輪產品變形。這樣不僅進一步提高齒輪的熱處理質量，而且降低了后續機加工成本。