20CrMnTiH 冶煉全流程夾雜物演變分析

巨銀軍，呂子宇，邢立東，王敏，包燕平*

（1.湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司，湖南 湘潭 411101； 2.北京科技大學鋼鐵冶金新技術國家重點實驗室，北京 100083）

20CrMnTiH 齒輪鋼是一種可用于加工制造齒輪的低碳合金鋼，是性能良好的淬滲鋼。目前我國齒輪鋼20CrMnTiH 的生產量大致占滲碳齒輪鋼的70%，齒輪鋼逐步向著高純、窄帶、細晶粒、易加工、易切削的方向發展[1-4]。

鋼的潔凈度會影響鋼材的強度和韌性等性能，高品質齒輪鋼對于鋼中非金屬夾雜物的性質要求較高[5]，鋼中夾雜物的成分、形態、尺寸以及分布直接影響著齒輪鋼的工藝性能和產品質量[6]。在大多數情況下，可以通過去除鋼中的夾雜物，提高鋼材的潔凈度，保證鋼材質量及連鑄過程鋼水的可澆性[7-8]。鋼中的非金屬夾雜物還會破壞鋼基體的連續性，造成鋼的組織不均勻[9]，不僅對鋼的使用性能和加工性能造成一定的損害，同時也嚴重影響鋼材質量，降低齒輪的使用壽命[10]。在眾多夾雜物中，鋼中的B、D 類硬質夾雜物對齒輪的抗彎能力和耐疲勞能力起決定性作用[11]，決定著齒輪的壽命[12-13]。鋼中B、D 類夾雜物大多數是氧化物或氧化物的復合物[14]，鋼中全氧含量在一定程度上可以反映鋼中氧化物的含量，因此鋼中全氧含量也決定著齒輪鋼的壽命[15-17]。同時，20CrMnTiH 齒輪鋼一般采用鋁脫氧[18]，鋼中易生成大量的高熔點Al2O3和Al2O3·MgO 類夾雜物[19-20]，容易導致水口結瘤及鋼性能惡化[21]。所以，齒輪鋼中非金屬夾雜物的控制已成為高品質齒輪鋼生產的關鍵環節[22-23]。

本研究以國內某鋼廠生產的20CrMnTiH 齒輪鋼為研究對象，通過對冶煉過程系統取樣分析，研究了非金屬夾雜物的變化行為及規律，為進一步控制齒輪鋼中夾雜物特性和提高齒輪鋼產品質量提供參考。……