近年來，我國汽車制造工業(yè)和工業(yè)機械制造得到了快速發(fā)展。尤其外國汽車制造廠紛紛到中國投資建廠，在這種背景下，加快汽車用鋼的國產(chǎn)化就顯得愈加緊迫。19CrNi5鋼是法國鋼鐵工業(yè)標準（NF）中的一個滲碳合金鋼，其鋼材要求淬透帶窄，鋼材純凈度高，目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家很難生產(chǎn)達到依維柯汽車要求的產(chǎn)品，S廠根據(jù)用戶要求進行了試制生產(chǎn)。
1 19CrNi5主要技術要求
1.1 化學成分（％）
C:0.16～0.21，Si:0.15～0.35，Mn: 0.70～1.00，P≤0.030，Cr:0.80～1.20，S:0.020～0.040，Al:0.020～0.050，Ni:0.80～1.20，Mo≤0.10，Cu≤0.30。其他殘余元素均按19CrNi5標準要求控制。
1.2 鋼材低倍
按GB1979檢驗，中心疏松、一般疏松均不能超過2級，偏析不超過一級，不得有肉眼可見 的縮孔、氣泡、夾雜及白點。
1.3 非金屬夾雜物
A細≤2.0級，A粗≤2.0級，B細≤2.0級，B粗≤2.0級，C細≤2.0級，C粗≤1.5級，D細≤2.0級，D粗≤1.5級，球狀夾雜物Ds≤1.5級。
1.4 淬透性
J5＝37～43HRC；J9＝34～40HRC；J15＝27～33HRC。
1.5 帶狀組織≤2.0級。
1.6 力學性能
試樣經(jīng)875±10℃保溫≥30min，油冷；165±15℃保溫≥60min，靜止空冷后：Rm在1180～1520 MPa，ReL ≥930 MPa，A（%）≥7，Aku≥61.5。
1.7 晶粒度
奧氏體晶粒度5～8級。
1.8 交貨狀態(tài)
熱軋狀態(tài)交貨，且熱頂鍛檢驗合格；鋼材表面不得有裂紋、結(jié)疤、折疊及夾雜，如有必須清除。
2 試生產(chǎn)工藝路線
高爐鐵水+優(yōu)質(zhì)廢鋼 轉(zhuǎn)爐冶煉 LF精煉 VD精煉 弧形連鑄 連軋 緩冷 精整 檢驗 包裝、標識 稱重 合格品入庫
3 關鍵工藝點控制情況
3.1 化學成分內(nèi)控要求
C ：0.17～0.20，Si：0.21～0.24，Mn ：0.84～0.85，S： 0.026～0.034，Cr： 0.90～0.91，Ni： 0.85～0.86，Al ：0.026～0.030
冶煉中嚴禁使用五害元素含量高的廢鋼，入爐原輔材料及鐵合金必須進行干燥處理。
3.2 鋼的氧含量控制
為了防止鋼水過氧化和提高LF的精煉效果，LD冶煉終點碳控制在0.08～0.11%。為了提高LF脫氧效果并減少鋼中夾雜物，使脫氧生成的Al2O3充分上浮，在初煉爐出鋼過程加大預脫氧力度，出鋼過程加FeAl量在3.0～4.0Kg/t。
3.3 淬透性控制
為了保證鋼的窄淬透性帶寬，將鋼中影響淬透性的主要元素實行窄成分控制，C：(0.18±0.01)％、Mn：(0.85±0.02)％、Cr：(0.90±0.02)％、Ni：(0.85±0.02)％。為了給LF精煉創(chuàng)造有利條件，初煉爐出鋼過程加強擋渣操作，嚴格控制下渣量。
3.4 晶粒度控制
通過VD后喂入適量的Al線，使鋼中Al在0.020以上確保鋼的奧氏體晶粒度滿足用戶要求。同時為了減少喂Al后Al2O3夾雜物增多的問題，連鑄上鋼前保證大于15分鐘的軟吹時間，促使鋼中Al2O3夾雜物充分上浮。
3.5 白點的控制
為了控制鋼中白點缺陷， Ni提前加入鋼包進行烘烤；并保證足夠的VD真空度和真空時間（67Pa以下保持10分鐘以上），將鋼中H含量控制在2.0PPm以下。
3.6表面裂紋的控制
19CrNi5是包晶鋼，在鋼水凝固過程中容易產(chǎn)生連鑄坯表面裂紋；同時該類鋼在850～950℃存在低塑性區(qū)，鑄坯在此溫度范圍內(nèi)矯直極易產(chǎn)生裂紋，為此我們首先選用合適的結(jié)晶器保護渣和結(jié)晶器冷卻水量來改善鑄坯表面質(zhì)量，其次通過適當提高拉速和降低二冷配水量來保證鑄坯拉矯溫度≥950℃改善表面裂紋，實際效果較好。
為了減少鋼材表面裂紋，在控制連鑄坯裂紋的同時，通過控制連鑄坯在軋鋼加熱爐內(nèi)不同溫度的停留時間來減少鋼中AlN的析出，進一步減少鋼材產(chǎn)生裂紋的幾率。
4 試驗結(jié)果
19CrNi5鋼生產(chǎn)實際化學成分、低倍、高倍、力學性能、淬透性等結(jié)果見表1～5。
表1 19CrNi5的化學成分
Table 1 Chemical Composition for 19CrNi5
名稱
| C
| Si
| Mn
| S
| Cr
| Ni
| Al
|
平均
| 0.19
| 0.23
| 0.84
| 0.03
| 0.91
| 0.85
| 0.028
|
表2 低倍組織（級）
Table 2 Macrostructure(Grade)
項目
| 中 心疏 松
| 一 般疏 松
| 一般點狀偏析
| 邊緣點狀偏析
|
檢驗結(jié)果
| 1.5
| 0
| 0
| 0
|
表3 非金屬夾雜物（級）
Table 3 Non-metallic inclusion(Grade)
<table ke-zeroborder" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0" width="614" style="vertical-align: middle;margin: auto auto auto 6px;width: 614px">項目
| A
| B
| C
| D
| Ds
|
細系
| 粗系
| 細系
| 粗系
| 細系
| 粗系
| 細系
| 粗系
|
檢驗結(jié)果
| 2
| 0
| 1.5
| 0
| 0
| 0
| 1
| 0
| 0
|
表4 力學性能
Table 4 Mechanical Properties
項目
| Rm（MPa）
| ReL（MPa）
| A（%）
| Aku（J）
|
實際結(jié)果
| 1185～1320
| 960～970
| 12～14
| 64～70
|
表5 鋼材末端淬透性檢驗結(jié)果如下
Table 5 Inspection Result for Steel Product End Quench Hardenability Test
端淬距離
| J3（HRC）
| J9（HRC）
| J15（HRC）
|
硬度范圍
| 41~44
| 32.5~33.8
| 27.2~28.6
|
表6 晶粒度與帶狀
Table 6 Grain Size & Band
名稱
| 晶粒度
| 帶狀
|
檢驗結(jié)果
| 7～7.5
| 1.5～2
|
5 結(jié)語
19CrNi5齒輪鋼是一種滲碳用鉻鎳鋼，具有高耐磨性和高韌性特點，同時具有一定的強度，是強韌性結(jié)合較好的鋼種，主要用于制作承受高負荷的傳動齒輪零件。S廠采用轉(zhuǎn)爐初煉、LF+VD精煉、連鑄連軋、緩冷生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的該鋼種，通過控制合理的化學成分以及關鍵工藝點的重點控制，保證了鋼種的內(nèi)在質(zhì)量，從而使19CrNi5齒輪鋼的各項性能技術指標均滿足了用戶的要求，為今后的批量生產(chǎn)積累了數(shù)據(jù)。
