Con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología de los materiales en el país y en el extranjero, la selección de los materiales de los engranajes en la industria manufacturera no se limita a los materiales nacionales existentes.
Cada vez más empresas han introducido algunos materiales para engranajes con excelentes prestaciones integrales procedentes del extranjero.
El acero 17Cr2Ni2MoA es un tipo de material para engranajes carburizado con excelente propiedades mecánicas y procesabilidad.
Tras la carburación y el temple, el rendimiento de este material es equivalente al del acero 18Cr2Ni4WA Material para engranajes muy utilizado en maquinaria pesada.
Sin embargo, su procesabilidad en el tratamiento térmico es mejor y la economía de materia prima es mayor.
En comparación con este último, el coste por tonelada de materia prima se ahorra unos 6000 yuanes.
Sin embargo, que el potencial de rendimiento del acero 17Cr2Ni2MoA pueda aprovecharse al máximo depende del nivel técnico del proceso de tratamiento térmico de cada fabricante.
Para que este material se utilice con éxito en productos de engranajes, nuestra empresa ha llevado a cabo investigaciones experimentales.
Véase la tabla 1 para la composición química de los dos materiales.
Tabla 1 composición química (fracción másica) del acero 18Cr2Ni4WA y del acero 17Cr2Ni2MoA (%)
| Material | 18Cr2Ni4WA | 17Cr2Ni2MoA |
| C | 0.13~0.19 | 0.14~0.19 |
| Cr | 1.35~1.65 | 1.5~1.8 |
| Ni | 4.0~4.5 | 1.4~1.7 |
| W | 0.8~1.2 | – |
| Mo | – | 0.25~0.35 |
| Mn% | 0.3~0.6 | 0.4~0.6 |
| Si | 0.17~0.37 | 0.17~0.35 |
Mediante comparación, se constata que el contenido en carbono de estos dos materiales de engranajes es cercano, y son de acero al carbono carburizado de baja aleación.
La dureza superficial del engranaje puede mejorarse mediante carburación y temple.
Para estudiar las propiedades mecánicas de los dos materiales, hemos puesto en producción acero 17Cr2Ni2MoA y acero 18Cr2Ni4WA con el mismo tamaño para comparar las propiedades mecánicas.
El acero 18Cr2Ni4WA es el material utilizado actualmente por nuestra empresa.
De acuerdo con nuestro proceso de producción, el proceso de fabricación de la barra de prueba de acero 18Cr2Ni4WA es: normalización después de la forja + templado → mecanizado → carburación → templado a alta temperatura durante 3 veces → mecanizado →. temple y revenido.
Como nuestra empresa no ha utilizado el material 17Cr2Ni2MoA, después de referirse a otros fabricantes y diversos documentos en términos de proceso, se decide que el proceso de fabricación de la barra de prueba de acero 17Cr2Ni2MoA es: normalización después de la forja + templado → mecanizado → carburación → templado a alta temperatura → mecanizado → temple y revenido.
Tras el tratamiento térmico conforme al proceso anterior, la barra de prueba se transforma en una muestra conforme a la norma para su inspección. Véanse los resultados en la tabla 2.
Tabla 2 propiedades mecánicas de dos materiales después del tratamiento térmico
| Nombre | Material | Límite elástico/MPa | Resistencia a la tracción/MPa | Alargamiento (%) | Reducción de superficie (%) | Resistencia al impacto / - cm-2 |
| φ Muestra de 60 mm (no templada a alta temperatura) | 17Cr2Ni2MoA | 810 | 954 | 10.5 | 61.25 | 121.4 |
| φ Muestra de 60 mm | 18Cr2Ni4WA | 822.5 | 1003 | 16.5 | 67.2 | 169.7 |
| φ 82mm muestra | 17Cr2Ni2MoA | 789.4 | 947 | 17.3 | 65.4 | 144.8 |
| φ 82mm muestra | 18Cr2Ni4WA | 698 | 931.7 | 19.8 | 70.7 | 180.48 |
1) El límite elástico y la resistencia a la tracción del acero 17Cr2Ni2MoA y del acero 18Cr2Ni4WA con el mismo tamaño son similares tras la cementación y el revenido.
2) La tenacidad al impacto del acero 17Cr2Ni2MoA es ligeramente inferior a la del acero 18Cr2Ni4WA.
3) La reducción de área del acero 17Cr2Ni2MoA es ligeramente inferior a la del acero 18Cr2Ni4WA, con una diferencia de 5% ~ 7%.
4) El alargamiento del acero 17Cr2Ni2MoA es ligeramente inferior al del acero 18Cr2Ni4WA, con una diferencia de 6%.
5) En esta prueba, el φLa muestra de 60 mm de material 17Cr2Ni2MoA no se somete a revenido a alta temperatura después del carburizado debido a circunstancias especiales, lo que tiene poco impacto en la posterior dureza total de temple, resistencia y tenacidad al impacto, pero tiene un gran impacto en el alargamiento.
Por lo tanto, un revenido a alta temperatura después del carburizado del acero 17Cr2Ni2MoA es muy importante para el rendimiento global de las piezas.
Para estudiar el rendimiento del proceso de tratamiento térmico de los dos materiales, hemos puesto en producción acero 17Cr2Ni2MoA y acero 18Cr2Ni4WA con el mismo tamaño para comparar.
Según el proceso de cementación existente del acero 18Cr2Ni4WA, las muestras de los dos materiales se cargan en el horno junto con las piezas en producción.
La carburación se realiza en dos hornos al mismo tiempo.
Después de la cementación, se realiza una vez el revenido a alta temperatura.
Véanse en la tabla 3 los resultados de carburación de las muestras de ensayo.
Tabla 3 resultados de cementación de las muestras
| Muestra de horno | Material | Grado de carburo / grado | Martensita y retenida austenita grado | Profundidad de penetración / mm | Observaciones |
| φ25mm muestra | 17Cr2Ni2MoA | 4 | 2 | 6.6 | Revenido a alta temperatura una vez después del carburizado en el mismo horno |
| φ25 muestra | 18Cr2Ni4WA | 3 | 6 | 7.2 | |
| Muestra en forma de diente M7 | 17Cr2Ni2MoA | 4 | 2 | 2.3 | Revenido a alta temperatura una vez después del carburizado en el mismo horno |
| Muestra en forma de diente M7 | 18Cr2Ni4WA | 3 | 4 | 2.5 |
Análisis de los resultados de la inspección tras la cementación:
1) Hay diferencias en el grado de carburo (k), pero la diferencia no es grande, lo que puede garantizar plenamente que el grado de carburo cumple la norma nacional de K ≤ 4.
2) El acero 17Cr2Ni2MoA tiene una excelente procesabilidad.
Tras un revenido a alta temperatura, el austenita retenida puede reducirse básicamente al grado 2, y puede llevarse a cabo el posterior temple y revenido o el temple global;
En austenita retenida de acero 18Cr2Ni4WA sigue siendo grande después de un revenido a alta temperatura, y puede reducirse sólo después de dos a cuatro procedimientos de revenido a alta temperatura.
3) La profundidad de la capa carburada es diferente, pero la diferencia es pequeña.
En esta prueba, la profundidad de la capa carburada del acero 17Cr2Ni2MoA es ligeramente inferior a la del acero 18Cr2Ni4WA.
Las propiedades mecánicas del acero 17Cr2Ni2MoA y del acero 18Cr2Ni4WA utilizados actualmente no son muy diferentes, pero el rendimiento del proceso es mejor y el coste se reduce.
Puede sustituir completamente al acero 18Cr2Ni4WA existente en nuestra empresa.
El engranaje es la parte principal de la cizalladora, que representa una gran proporción.
La aplicación del acero 17Cr2Ni2MoA ahorra a nuestra empresa al menos 3 millones de yuanes al año en costes de fabricación de engranajes.
Además, debido al excelente rendimiento del proceso y a la reducción de los tiempos de templado a alta temperatura tras el carburizado, el material puede acortar el ciclo de procesamiento de los engranajes, reducir la deformación de los productos de engranaje, mejorar aún más la calidad del tratamiento térmico de los engranajes y reducir los costes de mecanizado posteriores.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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