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Acero de engranaje nitrado 20CrNi3Mn2Al resistente a la edad
Con el continuo desarrollo de la tecnología industrial moderna, la tecnología de nitruración se ha vuelto cada vez más prominente en el campo del refuerzo de superficies, especialmente para grandes, de alta velocidad,carga pesada, y engranajes de precisión.Los aceros de nitruración tradicionales han sufrido durante mucho tiempo el "efecto cáscara de huevo" una fina capa nitrada combinada con baja dureza de la matriz que limita su aplicación en escenarios de carga pesadaPara corregir esta brecha, se ha desarrollado con éxito en el país el nuevo acero de engranaje nitrado 20CrNi3Mn2Al, resistente a la edad, que integra el endurecimiento por envejecimiento y el refuerzo por nitruración.que permite reemplazar parcialmente los procesos de carburado en aplicaciones de engranajes de gran carga pesadaEste acero es particularmente adecuado para engranajes que funcionan en condiciones adversas, como un medio acuoso con requisitos de prevención de la oxidación, una tensión superficial de los dientes de 1160 MPa, un módulo de 1.5, y una dureza de la superficie de los dientes superior a 52 HRC.
Características clave de los aceros de engranajes nitrados
Los aceros de engranajes nitrados deberán cumplir los siguientes requisitos básicos:
- Excelente maquinabilidad: La dureza de los espacios en blanco de los engranajes debe oscilar entre 30 y 36 HRC (283 a 332 HB) para facilitar las operaciones de mecanizado.
- Refuerzo sinérgico: La composición de la aleación debe lograr tanto el endurecimiento por envejecimiento como el refuerzo por nitruración, manteniendo al mismo tiempo una alta resistencia y dureza, lo que permite una nitruración profunda rápida.
- Alto rendimiento: Los engranajes fabricados con estos aceros deben mostrar una alta resistencia a la fatiga, una distorsión mínima después del tratamiento térmico, una calidad estable y una compatibilidad con el medio ambiente.
Diseño de la composición de la aleación del acero 20CrNi3Mn2Al
Principio de aleación
- Endurecimiento por la edad: se logra mediante la precipitación coherente del compuesto intermetálico ultrafino Ni3Al con la matriz α, que requiere la coexistencia de Al y Ni.
- Refuerzo por nitruración: se realiza mediante el refuerzo de nitrógeno en solución sólida intersticial y la precipitación 弥散 de nitruros extremadamente estables formados por Al, Cr, Mo,y V con la coexistencia de Al, Cr, Mo y V siendo esenciales.
- Diseño con bajo contenido de carbono y alto contenido de manganeso: el bajo contenido de carbono promueve la difusión de nitrógeno durante la nitruración.Inhibición de la precipitación del límite de grano de Ni3AlEl manganeso mejora la dureza, retrasa la transformación de la perlita y asegura una transformación predominantemente bainítica durante el enfriamiento por aire.
Composición química
Desarrollado innovadoramente basado en el acero americano P21, 20CrNi3Mn2Al toma níquel y aluminio como núcleo, combinado con bajo contenido de carbono, alto contenido de manganeso y la coexistencia de Al, Cr, Mo y V.Su composición química (fracción de masa) se muestra en el cuadro siguiente.:
| Grado de acero | C. Las | En | Sí, sí. | Crónica | ¿ Qué? | ¿ Qué pasa? | - ¿ Qué? |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| P21 | 0.18 a 0.20 | - | 0.2 a 0.4 | 0.2 a 0.3 | 3.90-4. ¿Qué quieres decir?25 | 0.22 a 0.25 | 1.05-1.25 |
| 20CrNi3Mn2Al | 0.10 a 0.25 | 1.0-2.0 | 0.2 a 0.5 | 0.3-1.0 | 3.0 a tres.5 | 0.2 a 0.3 | 0.1 a 0.5 |
Resultados de las pruebas y análisis
Temperatura de tratamiento de la solución
Los resultados de los ensayos indican que el enfriamiento por aire después de un tratamiento de la solución a 850-900°C durante 3 horas produce una dureza de 33-35 HRC, ideal para el mecanizado.con 870°C como parámetro comúnmente utilizadoLa microestructura después del tratamiento está dominada por bainita granular, con pequeñas cantidades de martensita de lana y austenita retenida.
| Temperatura de tratamiento (°C) | 840 | 860 | 870 | 890 | 900 | 920 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Dureza de enfriamiento por aire (HRC) | 34 | - | 34 | - | 34.5 | - |
| Dureza de enfriamiento por aceite (HRC) | - | 36 | 37 | - | - | - |
Temperatura del envejecimiento
Después de un tratamiento con solución a 870 °C durante 3 horas, las muestras fueron envejecidas a diferentes temperaturas durante 6 horas, con algunas sometidas a envejecimiento secundario (540 °C × 6h).
- El envejecimiento a 460-600 °C produce efectos de endurecimiento por envejecimiento, con la dureza más alta (40-43 HRC) alcanzada a 500-560 °C. En este rango, los precipitados de Ni3Al son ultrafinos (≈10nm), distribuidos uniformemente,y coherente con la matriz.
Tiempo del Pub : 2026-01-14 10:23:31
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