穩定性破局！廣大特材20CrMnMo鋼晶粒度研究取得重要進展

近日，張家港廣大特材股份有限公司協同行業合作伙伴，針對20CrMnMo鋼在高溫長時間保溫條件下的晶粒穩定性展開深入研究。該研究從微合金化和鍛后熱處理兩個維度著手，旨在提升其晶粒度穩定性，為風電齒輪箱關鍵部件提供可靠的材料解決方案。

隨著風電行業的快速發展，對齒輪箱性能提出了更為嚴苛的要求。尤其在深海、高海拔等惡劣環境下，齒輪需承受更大載荷與復雜的工況條件，材料性能穩定性面臨嚴峻挑戰。

技術挑戰

風電齒輪需經過長時間高溫滲碳處理以實現表面硬化，但在約940℃下保溫數十小時易引發晶粒異常長大，形成“混晶”現象。晶粒粗化將顯著降低材料的彎曲疲勞性能，進而影響齒輪的使用壽命與可靠性。國際標準對此具有明確要求：細晶粒占比需超過90%，最粗晶粒不超過3級。

為應對這一共性技術難題，廣大特材技術團隊聯合行業專家，針對風電齒輪常用材料20CrMnMo鋼開展系統性研究，致力于在高溫長時間條件下保持其晶粒穩定性。

雙路徑推進：實現晶粒穩定的關鍵技術

研究團隊通過微合金化和鍛后熱處理雙重途徑優化晶粒穩定性。微合金化方面，研究發現：在一定氮（N）含量的基礎上，只添加鋁（Al）的試驗材料其晶粒度穩定性顯著優于同時添加鈮（Nb）和鋁（Al）的試驗材料。

熱處理方面，針對鍛后組織易引發“組織遺傳”的問題，研究團隊通過等溫退火工藝，將非平衡組織轉化為均勻的平衡組織。經過等溫退火處理的試樣在940℃長時間保溫后，晶粒均勻細小，≥5級細晶面積占比100%，有效避免了混晶的產生。這主要因為平衡組織消除了遺傳傾向，并有利于AlN顆粒的穩定釘扎。

廣大特材的技術實踐

張家港廣大特材股份有限公司長期深耕于特種鋼材領域，在風電材料研發與應用方面經驗豐富，公司不僅關注材料的靜態性能，更重視其在長期實際工況下的穩定性表現。

此次對20CrMnMo鋼的晶粒穩定性研究，彰顯了公司“材料-工藝-性能”一體化的研發理念。團隊從成分設計、冶煉控制到熱處理優化，形成全鏈條技術能力，并將成果應用于風電齒輪鋼生產中。通過精準的微合金化與熱處理工藝優化，確保鋼材在高溫長時間條件下保持其晶粒穩定性，從而提升齒輪的彎曲疲勞性能與使用壽命。

展望未來，隨著風電設備大型化、深海化趨勢發展，對高端齒輪鋼的需求將進一步增長。廣大特材將繼續推進材料技術創新，與行業伙伴緊密合作，為風電裝備的可靠運行與清潔能源事業的發展提供堅實的材料支撐。

▓來源：廣大特材

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