淬火溫度對Nb微合金化齒輪鋼18CrNiMo7-6組織演變及力學性能的影響

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(1. 馬鞍山鋼鐵股份有限公司 技術中心， 安徽 馬鞍山 243000； 2. 鋼鐵研究總院 特殊鋼研究院， 北京 100081)

齒輪在服役過程中受到拉壓應力、旋扭應力、接觸應力等，在復雜的應力作用下，要求表面具有足夠硬度保證高的耐磨性及接觸疲勞抗性，要求心部具有足夠的韌性保證能夠承受一定的旋扭應力及拉壓應力。除了采取鍛造工藝優化齒輪鋼組織性能外，通常還通過調質或者正火處理工藝以調控和細化淬火后的馬氏體組織。細化晶粒是目前最有效也是最直接的提高材料強韌性的辦法，Nb作為強碳化物、氮化物和碳氮化物的形成元素，能夠有效地通過釘扎、拖曳等作用細化奧氏體晶粒，在鋼中有著重要的應用[1-2]。隨著Nb微合金化鋼的應用越來越廣泛，眾多研究者對Nb在鋼中的析出機理及各種因素對Nb的碳氮化物析出的影響做了大量的研究[3-4]。Nb的碳氮化物析出時，其析出溫度曲線的臨界溫度在900～950 ℃，可在奧氏體、鐵素體基體中析出，也可以在相間析出。田文洲和Wang等[5-6]發現雖然形變過程中Nb(C, N)同樣需要孕育期，但是形變使析出相的析出時間大大提前，即形變會誘導Nb的碳氮化物析出。Cao等[7]發現Mo可提高碳氮化鈮在奧氏體中的固溶度，延遲其在奧氏體中的析出, 降低其析出溫度并提高沉淀強化作用。目前通過Nb本身固溶或者與鋼中C、N原子結合形成Nb(C, N)析出相，析出抑制奧氏體晶粒長大并獲得強度增量已經得到認可[8-9]。

除滲碳層對低碳齒輪鋼的力學性能有著重要影響外[10]，基體的強韌性同樣能夠顯著提高或者降低齒輪鋼的綜合性能。……