17CrNiMo6钢渗碳淬火组织、性能计算分析

才广，胡秦赣

（中国直升机设计研究所，江西景德镇，333001）

0 引言

齿轮用钢的生产质量对传动部件性能、稳定性和寿命起决定性影响[1]。发达国家重载齿轮的发展趋势显示，其材料由较少含量Cr、Ni、Mo合金钢取代高Cr、Ni合金钢[2]。

17CrNiMo6钢经渗碳淬火可提高齿轮的抗弯曲和抗接触疲劳性能[3]，能满足我国齿轮材料使用要求，价格较低，符合我国齿轮发展方向[4]。

淬火过程是工件内温度场、组织场与淬火介质流场、温度场相互耦合的复杂过程，理论上很难进行各场量解析，且很多量只能测得最终结果[5]，传统形式的经验判断和试验测定具有局限性。热处理模拟技术可显示任何时刻工件内任意截面上温度场、组织场，也可显示出所关注的任何点上的温度、组织随时间的变化曲线[6]。

1 实验材料及研究方法

■1.1 实验材料

17CrNiMo6钢淬透性好，综合性能优良，渗碳后使工件心部韧性增强，热处理后达到外硬内韧。如今已广泛应用于变速箱齿轮。

■1.2 研究方法

17CrNiMo6钢渗碳淬火过程模拟仿真，包括计算渗碳后各层碳含量分布，计算平衡态材料性质，模拟渗碳后淬火过程温度场，对所得冷却曲线进行分段拟合，计算非平衡态下材料性质，再次模拟更精准的温度场，计算渗碳淬火过程中的组织生成顺序以及生成量，最终得到组织演变、性能变化规律。

2 计算机模拟

■2.1 渗碳计算

利用JMatPro软件渗碳模块进行碳浓度梯度和渗碳层厚度计算。由图1可知表面碳含量可达到1. 15wt%，随着渗层厚度增加，碳含量逐渐降低，当厚度为距表面3500μm，碳含量和母材基本持平。……