近日,日本山阳特殊钢公司宣布,该公司开发了属于独有的无镍钼高强度渗碳钢“ECOMAX系列”的新品种“ECOMAX5”。该新钢种不仅具有本系列产品的高强度优势,有助于实现零部件的小型、轻量化设计,同时,通过新的合金设计,可为用户实现部件生产工序的缩减,有助于从全生命周期(LCA)角度降低CO2排放。
“ECOMAX5”不仅具有传统的ECOMAX系列产品同等以上的高强度,还可为用户省略或简略各种热处理工序(退火、正火、渗碳处理)。因此,不仅能为用户节约成本,还能大量减排CO2。
对汽车用齿轮、轴等小型、轻量化的贡献
对高强度有要求的部件,一般采用添加或增量镍、钼等稀有且高价合金元素的材料。包括ECOMAX5在内的ECOMAX系列产品,以最大限度发挥钢固有性能的高洁净度钢生产技术为基础,通过优化铬、硅等合金平衡与钢材生产时的作业条件,在节省合金料的同时,大幅提高强度,特别是对于齿轮齿面的剥离损伤(点蚀),具有普通渗碳钢(JIS SCM420)5倍以上寿命。由于部件疲劳强度提高,可有助于汽车部件以及各种机械单元进一步小型化、轻量化。
减少或简略部件加工工序助力CO2减排
采用渗碳钢的零部件生产工序中,在冷锻时,为了使材料软化,需要实施退火处理。以渗碳钢为首的合金钢退火中,一般情况下将其加热至800℃的奥氏体相区后,需要经过长时间缓冷,令碳化物呈球状析出从而使材料软化。ECOMAX则通过在低温区域保温而无需经过缓冷,仅用传统方法一半时间即可令碳化物呈球状析出实现材料软化。
其次,由于退火工艺形成的球状碳化物均匀分散,易于进行冷锻时高精度成型,更加适用于近净成型。
另外,由于渗碳处理时抑制晶粒粗大化的特性优于普通渗碳钢及ECOMAX系列的其他品种,新品种可省略一般在冷锻后、渗碳淬火前实施的正火处理,并由于渗碳温度的提高而有望大幅缩短处理时间。
省资源和高强度并存
用于汽车驱动单元的齿轮部件寿命很大程度上受到点蚀强度的左右。所谓点蚀,是指齿轮相互咬合的齿伴随着滑动而在高应力下反复接触,由此在齿面产生金属疲劳导致的裂痕并不断扩大,最终导致剥离的现象。随着今后以提高燃油效率为目的的润滑油低黏度化、电动汽车电机高转速化,这一问题将变得更加重要。为了抑制这种现象导致的损伤,一般通过添加镍(Ni)、钼 (Mo)等稀有元素,提高对于齿面接触时温度升高的软化阻力。山阳特殊钢公司开发的ECOMAX5不添加镍、钼等稀有金属,而优化硅(Si)、铬(Cr)的添加量,具有高于普通渗碳钢的高软化阻力,且渗碳部件的表层不易产生裂纹,实现了较高的点蚀疲劳寿命。