D0I:10.13374/i.i8sn1001-t53.2010.06.008 第32卷第6期 北京科技大学学报 Vol 32 No 6 2010年6月 Journal of Un iversity of Science and Techno lgy Beijing Jun 2010 钙处理齿轮钢中氧硫复合夹杂物的热变形能力 肖国华董瀚王毛球惠卫军 钢铁研究总院先进钢铁材料技术国家工程研究中心，北京100081 摘要采用金相分析、扫描电镜和能谱仪等分析手段，研究了钙处理加硫的DN18CNMo7-6齿轮钢中氧硫复合夹杂物的 形貌、成分和热变形行为·结果表明：外围硫化物的钙抑制了氧硫复合夹杂物的变形，当外围硫化物的钙原子分数约为5.% 时抑制作用达到饱和：高熔点核心氧化物的面积分数增加，复合夹杂物的变形能力降低，而低熔点核心氧化物对复合夹杂物 变形能力的影响不明显 关键词齿轮钢：钙处理；夹杂物：变形能力 分类号TG142.2TG113.26 Hot defom ability of ox ide-sulfide duplex inclusions in calcium-treated gear steels XIAO Guohua DONG Han WANG Mao-qi HUIWei-in National Engineering Research Center for Advanced SteelTechnolgy Centmal Iron SteelResearch Institte Beijing 100081.Chna ABSTRACT The momphology camposition and hot defomation of oxide-sulfide duplex inclusions in resulfurized gear steel DN 18C Mo76 were studied by metallographic examn ination scanning electron m icroscopy (SEM)and electron spectroscopy analysis The results show that the hot defomability of the oxide"sulfide duplex inclusions decreases with the increase of calcium content in the peripheral sulfides until the atom fraction of about5.0%.Increasing the area ratio of the core oxides w ith high melting pointmakes the duplex inclusions less susceptible to defomation while the oxides with low melting point have not obvious effect on it KEY W ORDS gear steel calcim treament duplex inclusions defomability 近年来，为适应易切削钢无铅化的发展趋势及 结合钢材使用性能和加工方式的具体要求，控制硫 1实验方法 化物形态已成为开发新型易切削钢的主流方 实验钢为实验室治炼的18CNMo7-6钢，改变 法1-).钙处理钢中常见内核为mCa0·nA0,外 硫、钙和铝含量以得到不同构成的氧硫复合夹杂物， 围为(MnCa)S的氧硫复合夹杂物，研究表明，这 其化学成分见表1其中，A为未加钙的比较钢，钢 种夹杂物能有效地改善钢的可切削性).钢中夹 锭经1200℃加热后锻成中20mm棒材，锻压比约为 杂物的变形行为决定其最终的形态、尺寸和分布，进 22.6(对应真应变e=3.12)在源自铸造锭中部的 而影响钢的切削性能和力学性能).目前，关于硫 锻材截取金相试样，磨面平行于纵剖面，参照ASM 化物热变形行为的研究论述较充分[68]，但多集中 E768-99(2004)标准制备试样.用扫描电镜 于单相硫化物，氧硫复合夹杂物的相关研究则较 (SEM)观察夹杂物的形貌与分布，利用其配用的能 少[-0.18CNMo7-6是常用重载齿轮钢，广泛用于大 谱仪(EDS)分析夹杂物的成分，结合AS8金相分析 型减速机齿轮.本文研究钙处理18CNMo7-6齿轮 软件测定SEM照片中氧硫复合夹杂物的形态参数， 钢中氧硫复合夹杂物的热变形能力及其影响因素， 以得到其面积分数成分形态的关系， 收稿日期：2009-08-04 作者简介：肖国华(197)，男，博士研究生；董瀚(1962)，男，教授，博士生导师，Email donghar@nemeast com第 32卷 第 6期 2010年 6月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．6 Ｊｕｎ．2010 钙处理齿轮钢中氧硫复合夹杂物的热变形能力 肖国华 董 瀚 王毛球 惠卫军 钢铁研究总院先进钢铁材料技术国家工程研究中心‚北京 100081 摘 要 采用金相分析、扫描电镜和能谱仪等分析手段‚研究了钙处理加硫的 ＤＩＮ18ＣｒＮｉＭｏ7--6齿轮钢中氧硫复合夹杂物的 形貌、成分和热变形行为．结果表明：外围硫化物的钙抑制了氧硫复合夹杂物的变形‚当外围硫化物的钙原子分数约为 5∙0％ 时抑制作用达到饱和；高熔点核心氧化物的面积分数增加‚复合夹杂物的变形能力降低‚而低熔点核心氧化物对复合夹杂物 变形能力的影响不明显． 关键词 齿轮钢；钙处理；夹杂物；变形能力 分类号 ＴＧ142∙2；ＴＧ113∙26 Ｈｏｔｄｅｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙｏｆｏｘｉｄｅ-ｓｕｌｆｉｄｅｄｕｐｌｅｘｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓｉｎｃａｌｃｉｕｍ-ｔｒｅａｔｅｄｇｅａｒｓｔｅｅｌｓ ＸＩＡＯＧｕｏ-ｈｕａ‚ＤＯＮＧＨａｎ‚ＷＡＮＧＭａｏ-ｑｉｕ‚ＨＵＩＷｅｉ-ｊｕｎ ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＡｄｖａｎｃｅｄＳｔｅｅｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ‚ＣｅｎｔｒａｌＩｒｏｎ＆ＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100081‚Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ‚ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｈｏｔｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｏｘｉｄｅ-ｓｕｌｆｉｄｅｄｕｐｌｅｘｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓｉｎｒｅｓｕｌｆｕｒｉｚｅｄｇｅａｒｓｔｅｅｌＤＩＮ 18ＣｒＮｉＭｏ7-6ｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ‚ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ） ａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎａｌｙｓｉｓ． Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｈｏｔｄｅｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｏｘｉｄｅ-ｓｕｌｆｉｄｅｄｕｐｌｅｘｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｃａｌｃｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｉｎｔｈｅ ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｓｕｌｆｉｄｅｓｕｎｔｉｌｔｈｅａｔｏｍｆｒａｃｔｉｏｎｏｆａｂｏｕｔ5∙0％．Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅａｒｅａｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｃｏｒｅｏｘｉｄｅｓｗｉｔｈｈｉｇｈｍｅｌｔｉｎｇｐｏｉｎｔｍａｋｅｓｔｈｅ ｄｕｐｌｅｘｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓｌｅｓｓｓｕｓｃｅｐｔｉｂｌｅｔｏｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ‚ｗｈｉｌｅｔｈｅｏｘｉｄｅｓｗｉｔｈｌｏｗｍｅｌｔｉｎｇｐｏｉｎｔｈａｖｅｎｏｔｏｂｖｉｏｕｓｅｆｆｅｃｔｏｎｉｔ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｇｅａｒｓｔｅｅｌ；ｃａｌｃｉｕｍｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｄｕｐｌｅｘｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ；ｄｅｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙ 收稿日期：2009--08--04 作者简介：肖国华 （1974— ）‚男‚博士研究生；董 瀚 （1962— ）‚男‚教授‚博士生导师‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｄｏｎｇｈａｎ＠ｎｅｒｃａｓｔ．ｃｏｍ 近年来‚为适应易切削钢无铅化的发展趋势及 结合钢材使用性能和加工方式的具体要求‚控制硫 化 物 形 态 已 成 为 开 发 新 型 易 切 削 钢 的 主 流 方 法 ［1--4］．钙处理钢中常见内核为 ｍＣａＯ·ｎＡｌ2Ｏ3‚外 围为 （Ｍｎ‚Ｃａ）Ｓ的氧硫复合夹杂物．研究表明‚这 种夹杂物能有效地改善钢的可切削性 ［1--4］．钢中夹 杂物的变形行为决定其最终的形态、尺寸和分布‚进 而影响钢的切削性能和力学性能 ［5］．目前‚关于硫 化物热变形行为的研究论述较充分 ［6--8］‚但多集中 于单相硫化物‚氧硫复合夹杂物的相关研究则较 少 ［9--10］．18ＣｒＮｉＭｏ7--6是常用重载齿轮钢‚广泛用于大 型减速机齿轮．本文研究钙处理 18ＣｒＮｉＭｏ7--6齿轮 钢中氧硫复合夹杂物的热变形能力及其影响因素． 1 实验方法 实验钢为实验室冶炼的 18ＣｒＮｉＭｏ7--6钢‚改变 硫、钙和铝含量以得到不同构成的氧硫复合夹杂物‚ 其化学成分见表 1‚其中‚Ａ为未加钙的比较钢．钢 锭经 1200℃加热后锻成 ●20ｍｍ棒材‚锻压比约为 22∙6（对应真应变 ε＝3∙12）．在源自铸造锭中部的 锻材截取金相试样‚磨面平行于纵剖面‚参照 ＡＳＴＭ Ｅ768--99（2004）标准 ［11］ 制备试样．用扫描电镜 （ＳＥＭ）观察夹杂物的形貌与分布‚利用其配用的能 谱仪 （ＥＤＳ）分析夹杂物的成分‚结合 ＩＡＳ8金相分析 软件测定 ＳＥＭ照片中氧硫复合夹杂物的形态参数‚ 以得到其面积分数--成分--形态的关系． DOI :10．13374／j．issn1001—053x．2010．06．008