滲碳鋼品種繁多，主要應(yīng)用于工程機械,、商用車和轎車等,，其中轎車用滲碳齒輪是技術(shù)質(zhì)量要求最高的。齒輪制造過程中,，其表面需經(jīng)滲碳化學熱處理,，而齒輪滲碳溫度高（930℃）、滲碳時間長（3～6h），該條件下奧氏體晶粒長大的傾向明顯,，易出現(xiàn)晶粒粗大或混晶現(xiàn)象,。若齒輪滲碳淬火后出現(xiàn)嚴重的混晶現(xiàn)象，將導(dǎo)致齒輪淬火變形和開裂傾向增大,，同時顯著降低齒輪的結(jié)構(gòu)強度,，引起應(yīng)力集中，容易造成齒輪脆性斷裂,。為此,，專門研究了在不同的熱處理工藝下，鋁含量,、氮含量和鋁氮比對歐標20MnCr5齒輪鋼混晶影響,，從而確定了煉鋼過程鋁和氮含量的合理控制范圍，達到了大眾汽車公司等歐洲轎車企業(yè)對齒輪鋼晶粒度的要求,。
試驗用20MnCr5鋼材生產(chǎn)工藝：60t轉(zhuǎn)爐冶煉→LF精煉→VD真空脫氣→連鑄→步進式加熱爐加熱→連軋機組軋制,。選取生產(chǎn)中鋁、氮含量不同的20MnCr5鋼材4爐,。采用ARL-4460火花直讀光譜儀分析鋼材的化學成分,，結(jié)果如表1所示，其化學成分（wt%）符合20MnCr5齒輪鋼的技術(shù)要求：C0.17～0.22,，Si0.15～0.40,，Mn1.10～1.40，Cr1.00～1.30,，P≤0.020,，S0.015～0.035，Al0.020～0.045,。
采用25-13型自動箱式電阻爐進行模擬滲碳熱處理,，檢測不同鋁、氮含量鋼材在不同保溫時間的奧氏體晶粒度,。試樣經(jīng)預(yù)磨,、拋光后，采用飽和苦味酸水溶液腐蝕以顯示奧氏體晶粒度,，采用OLYMPUS PMG3金相顯微鏡依據(jù)GB/T6394-2002《金屬平均晶粒度測定方法》評定其奧氏體晶粒度,。結(jié)果表明：
（1）轎車用20MnCr5滲碳鋼中的鋁含量≥0.020%時,，氮含量偏低是導(dǎo)致其在滲碳溫度發(fā)生混晶的主要原因,。
（2）轎車用20MnCr5滲碳鋼中的鋁含量≥0.025%且[Al]/[N]≥3時,，能夠保證在930℃保溫6h的熱處理工藝下不發(fā)生混晶現(xiàn)象,。