1前言
近年来，部件价格竞争日益激烈以及CO2减排要求不断提高。对省略部件制造中的退火、正火等中间处理的要求不断增加。在这种形势下，JFE钢铁开发出具有优良冷锻性和抑制渗碳处理晶粒粗大化的、并可同时省略冷锻前的软化退火和渗碳前的正火处理的新型渗碳钢JECF®。
为了降低钢的变形抗力，在冷锻前，常要对锻材进行软化退火处理。为了省略软化退火处理，要求轧制状态的冷锻用钢具有较低的冷锻抗力。减少钢中合金元素含量可降低钢的冷锻抗力，但冷锻部件在渗碳淬火后应具有高强度。所以，简单的减少钢中合金元素含量的方法并不是适宜的方法。为了使钢具有良好的淬透性和较低的冷锻抗力，与JIS标准渗碳钢相比，新开发的渗碳钢JECF®降低了Si、Mn含量、增加了Cr含量。与Si、Mn相比，Cr不升高轧材的硬度，但可提高钢的淬透性，从而提高钢的面疲劳强度。降低Si含量可以抑制钢的渗碳表层的晶界氧化，从而提高钢的疲劳特性。通过这些元素的适量添加以及对棒线材轧制温度的控制，轧制状态的JECF®的冷锻抗力低于JIS标准钢SCM420退火状态的冷锻抗力。因此，JECF®可省略冷锻前的退火处理。
2 抑制渗碳处理晶粒粗大化技术
渗碳处理是汽车齿轮等要求具有高疲劳强度部件常用的表面硬化热处理方法。由于渗碳处理是将部件在高温下长时间进行处理，所以部件会发生晶粒粗大化导致部件疲劳特性下降。因此，防止渗碳处理中部件晶粒粗大化十分重要。普通的JIS标准渗碳钢SCM420等钢种，在冷锻后渗碳前要进行正火处理，消除不均匀冷锻应变，以抑制渗碳时发生晶粒粗大化。
为了抑制晶粒长大，必须增大晶界移动的阻力。其有效方法是纳米级析出粒子的弥散分布（晶界钉扎效应）。为了省略正火处理仍能抑制渗碳时的晶粒粗大化，应将晶界钉扎力提高到高于传统钢的程度。析出粒子的数量密度越大，晶界钉扎效应越强，即增大析出粒子的体积率和析出粒子微细化对于抑制渗碳时晶粒粗大化十分重要。
JFE钢铁在考虑析出物的热力学稳定性的前提下，对合金元素的最佳含量和轧制加热温度进行了详细研究，建立了Nb碳化物微细弥散分布技术。将该技术用于JECF®，使JECF®冷锻后省略正火处理，也可抑制渗碳时的晶粒粗大。
JECF®是具有优良冷锻性和抑制渗碳处理晶粒粗大化的、并可同时省略冷锻前的软化退火和渗碳前的正火处理的新型渗碳钢，是可提高部件价格竞争力和CO2减排的新型渗碳钢。
《世界金属导报》
2024年第45期 B13
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