1.7028渗碳结构钢：特性、处理与应用

概述

​​1.7028​​ 是一种符合德国标准的​​渗碳钢​​，亦被称为​​20CrS4​​。它属于表面硬化钢，以其良好的淬透性和优异的机械性能著称，尤其适用于制造要求高耐磨性及高疲劳强度的零件。该钢种通常需经过渗碳、淬火和低温回火处理，以获得表面高硬度、心部高韧性的特性，广泛应用于机械制造、汽车工业等重要领域。

化学成分与特性

​​1.7028​​ 的化学成分精心配比，旨在优化其渗碳性能与力学性能。其典型成分包括：碳（C）含量 ​​0.17%-0.23%​​，硅（Si）​​0.15%-0.40%​​，锰（Mn）​​0.60%-0.90%​​，铬（Cr）​​0.90%-1.20%​​，磷（P）和硫（S）含量则被控制在较低水平（P≤0.035%，S：0.020%-0.035%）。

较低的碳含量确保了零件心部在热处理后仍能保持良好的塑性和韧性。而合金元素如铬（Cr）的加入，主要用于提高钢的​​淬透性​​，并增强渗碳层的性能。这些元素的组合使得1.7028钢在渗碳处理后，表面能够获得高碳马氏体组织，同时心部保持强韧。

机械与物理性能

​​1.7028​​ 钢在退火状态下具有良好的加工性，其最终性能需通过热处理来实现。典型的机械性能包括：屈服强度（Rp0.2）可达 ​​419 MPa​​，抗拉强度（Rm）约为 ​​346 MPa​​，伸长率 ​​11%​​，断面收缩率 ​​21%​​。软化退火后的布氏硬度（HBW）通常不超过 ​​197​​。

其物理性能表现为：密度约为 ​​7.85 g/cm³​​，弹性模量 ​​200 GPa​​，热导率 ​​460 W/(m·K)​​，熔点范围在 ​​1450-1510°C​​。这些性能为材料在热处理和服役过程中的稳定性提供了基础。

热处理工艺

​​1.7028​​ 作为渗碳钢，其热处理是发挥性能的关键环节，主要包括渗碳、淬火和低温回火。

• ​​渗碳​​：通常在 ​​910-950°C​​ 的富碳气氛中进行，使碳原子渗入钢表面，形成高碳的渗层。
• ​​淬火​​：渗碳后可直接淬火或重新加热淬火。淬火温度一般在 ​​800-850°C​​ 范围内采用油冷，以使表层获得高硬度的马氏体组织。
• ​​低温回火​​：淬火后需在 ​​180-200°C​​ 进行低温回火，以消除内应力，稳定组织，并保持高硬度。处理后工件表面硬度可达 ​​58-64 HRC​​。

对于​​1.7028​​，具体的淬火温度范围可能在 ​​1861°C - 1567°C​​（原文如此，或需具体工艺调整），其预处理如软化退火旨在降低硬度便于加工。

应用领域

凭借其表面高硬度、高耐磨性和心部良好韧性相结合的特点，​​1.7028​​ 渗碳结构钢被广泛应用于制造承受摩擦、冲击和接触应力的重要零件。

其主要应用包括：

• ​​齿轮​​：汽车、拖拉机、机床等设备中的变速齿轮，要求高耐磨性和疲劳强度。
• ​​轴类零件​​：如传动轴、曲轴等，承受交变载荷和扭矩。
• ​​模具​​：需要高耐磨性的冷作模具。
• ​​其他机械零件​​：如凸轮、滑块、活塞销等。

总结

​​1.7028 (20CrS4)​​ 作为一种典型的合金渗碳钢，通过合理的化学成分设计和严格的热处理工艺，成功实现了零件表面高硬度、高耐磨性与心部高韧性的理想结合。这种性能特点使其在汽车、机械制造等工业领域的关键零部件上发挥着不可替代的作用，是现代工业中一种重要的基础材料。