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，见图1。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。
大幅缩短退火时间，抑制锻造裂纹
采用普通渗碳钢制造零部件时，为了软化材料，在冷锻前需要进行退火处理。在该热处理工序中，由于需要准确控制钢的组织变化，因此在严密的温度管理基础上，需进行半天乃至一整天的长时间处理。
ECOMAX5则能够在普通渗碳钢不发生组织变化的相对较低温度下，进行较短时间的保温使其软化，可以采用世界上罕见的“快速退火法”。这样，预计处理时间将缩短到原来的1/2以下（6-8h），如图2所示。
此外，如果退火组织中碳化物的分布不均匀，那么由于冷锻等发生不均匀变形时，就易于产生裂纹。ECOMAX5通过退火，可形成碳化物均匀分散的组织，因此在变形时不易产生裂纹，易于实现如齿轮的齿顶成型等近净成型等。
优良的耐晶粒粗大化特性
一般的渗碳钢如果在冷锻后直接进行渗碳淬火，通常会发生晶粒粗大化的情况，导致部件强度、韧性的下降。为了防止这种情况的发生，渗碳淬火前必须进行正火热处理。
而ECOMAX5适当析出抑制钢中晶粒粗大化的细微钉扎晶粒——铌的碳氮化物，并通过合金设计提高渗碳前的组织均匀性，因此即使在渗碳淬火时晶粒也能稳定在细微状态，因此可有望省略传统上必需的正火处理工序。
不仅如此，由于以上良好的性能，还能使渗碳温度提高，从而缩短总体处理时间，用于高温、短时间渗碳。
（孟群）
