19CrNi5H

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一、基础信息

产品名称：19CrNi5H合金结构钢（德标Cr-Ni系低碳合金渗碳钢，含“H”表示保证淬透性，核心用于渗碳强化处理，适配中高端重载高韧性传动零件）
执行标准：DIN EN 10084:2008（德国及欧洲标准《渗碳用非合金和合金结构钢》）
国际对应牌号：中国GB/T 3077-2015（19CrNi5）、美国SAE（8617H相近）、日本JIS（SNCM210H改性型）、英国BS（535A24H）
核心特性定位：高淬透性（保证淬透性带）、优良的渗碳性能与综合力学性能，渗碳后表面硬度高且心部韧性优异，适配承受重负荷、高频冲击及摩擦磨损的中高端传动零件
交货状态：热轧、锻制、退火态（退火态布氏硬度≤197HB，保障后续机加工可行性）
适用环境：常温至250℃工况，可在潮湿、中轻度腐蚀的工业大气环境服役，核心适配汽车、工程机械、机床等中高端传动场景

二、化学成分（质量分数，%）

碳（C）：0.17~0.23（低碳设计，为渗碳过程提供充足碳势容纳空间，渗碳后表面形成高硬度马氏体组织）
硅（Si）：0.15~0.35（细化奥氏体晶粒，提升钢的强度与抗氧化性，平衡韧性与加工性能）
锰（Mn）：0.60~0.90（显著提升淬透性，改善切削加工性能，抑制硫元素的热脆性有害作用）
磷（P）：≤0.025（严格限制有害杂质，降低钢的低温脆性与疲劳裂纹敏感性，保障服役安全性）
硫（S）：≤0.025（严控有害元素含量，减少热加工裂纹缺陷，提升钢的纯净度）
铬（Cr）：1.00~1.30（核心合金元素，强化淬透性与渗碳层硬度，提升表面耐磨性与耐腐蚀性）
镍（Ni）：1.00~1.30（核心合金元素，大幅改善心部韧性与低温冲击性能，协调强度与塑性平衡，提升零件抗冲击能力）
铜（Cu）：≤0.30（辅助提升耐蚀性，低含量控制避免影响热加工与焊接性能）
钼（Mo）：≤0.10（微量存在，可轻微提升淬透性，不影响核心性能平衡）

三、产品规格

圆钢：直径6~350mm，长度6000~9000mm（支持定尺切割，适配轴类、齿轮坯、连杆、万向节叉等精密中高端传动零件加工）
板材：厚度8~120mm，宽度1000~1500mm，长度6000~12000mm（用于制造大型中高端法兰、精密传动箱体、核心承载结构件）
锻件：可定制异形锻件（如大型齿轮齿圈、曲轴坯、凸轮轴坯、高强度精密连接件），锻后硬度≤197HB，便于精加工
型材：方钢（10×10~200×200mm）、六角钢（对边12~100mm），适用于精密连接件、高强度紧固件制造
锻制棒材：直径50~500mm，长度3000~6000mm，适配大截面、重载中高端核心零件（如大型中高端齿轮坯、机床主轴坯）

四、核心性能参数

1. 机械性能（渗碳+淬火+低温回火后）

抗拉强度（σb）：≥1000MPa（高承载能力，保障零件在重负荷下不发生塑性变形）
屈服强度（σs）：≥750MPa（强抗静载荷永久变形能力，适配中高端重载传动场景）
伸长率（δ5）：≥12%（良好的塑性储备，避免高频冲击载荷下发生脆断）
断面收缩率（ψ）：≥48%（优异的塑性变形能力，提升零件使用寿命与抗疲劳性能）
冲击功（Akv，-20℃）：≥63J（优良的低温抗冲击性能，适用于寒冷地区中高端设备）
表面硬度：58~63HRC（渗碳后表面高硬度，满足剧烈摩擦磨损需求）
心部硬度：35~40HRC（心部高强度与高韧性平衡，可承受高频冲击载荷）

2. 物理特性

密度：7.85g/cm³（常温下，与普通结构钢一致，便于结构重量计算与设计）
熔点：1430~1470℃（热加工温度范围1100~1180℃，适配轧制、锻造成型工艺）
热导率：20℃时45W/(m·K)，600℃时37W/(m·K)（热传导性能稳定，适配中高温工况）
弹性模量：206GPa（结构受力后恢复能力强，保障零件高精度尺寸稳定性）
线膨胀系数：20~100℃时为11.6×10⁻⁶/℃（热膨胀性能平缓，减少温度变化导致的变形误差）

3. 渗碳性能与淬透性

渗碳层深度：可稳定控制在0.8~2.5mm（根据零件工况需求精准调整）
渗碳层组织：表面为细针状马氏体+少量残余奥氏体，无网状碳化物，组织均匀致密
心部组织：细晶粒马氏体+贝氏体混合组织，韧性与强度协同性优良
保证淬透性：淬透性带精准，油冷状态下临界淬透直径可达80~120mm，大截面零件心部性能均匀无软点

五、典型热处理工艺

渗碳+淬火+回火（主流工艺）：渗碳温度900~930℃，碳势1.0~1.15%，保温5~7h；扩散阶段900℃，碳势0.8%，保温2~3h；淬火温度820~840℃，油冷淬火；回火温度180~220℃，空冷，可进行2次回火彻底消除内应力，最终获得“表面硬、心部韧”的综合性能。
正火处理：880~920℃加热，保温后空冷，用于细化晶粒、均匀组织，改善切削加工性能，为后续渗碳做准备。
调质处理：860~880℃油淬，600~650℃回火空冷，获得均匀的索氏体组织，提升钢的综合力学性能，适配非渗碳工况的中高端承载零件。
感应淬火：针对局部关键部位（如齿轮齿面、轴颈）进行加热淬火，精准提升表面硬度，控制零件变形量≤0.03mm，适配精密中高端传动零件。

六、核心特性

1. 保证淬透性：淬透性带精准可控，同批次产品淬透性波动小，可确保大截面零件心部性能均匀一致，适配批量中高端零件生产。
2. 优良渗碳性能：渗碳速度均匀，表面碳浓度易控制，渗碳层与心部过渡平缓，无异常组织缺陷，适配中高端零件的渗碳需求。
3. 综合力学性能优良：表面耐磨、心部强韧，可同时承受重负荷、高频冲击与摩擦磨损，服役可靠性高。
4. 低温韧性良好：适量镍元素改善心部韧性，低温冲击功优异，可在寒冷地区工况下稳定服役，无脆断风险。
5. 加工性能优良：退火态切削、钻孔、铣削性能优异，可实现高精度数控加工，表面粗糙度可控制在Ra1.6以下，适配精密零件加工需求。
6. 焊接性能稳定：低碳成分设计，焊接时冷裂纹倾向小，焊接前预热至150~200℃，焊接后及时回火，接头强度与母材匹配度≥90%。
7. 性能一致性强：化学成分严格控制，采用炉外精炼工艺，钢的纯净度高，同批次产品性能波动≤8%，适配批量工业化生产。
8. 性价比突出：相较于高镍钼系渗碳钢，成本更具优势，同时具备中高端传动零件所需的核心性能，是中高端重载场景的优选材料之一。

七、应用领域

1. 汽车工业：中高端轿车、重型卡车变速箱齿轮、差速器主减速器齿轮、发动机曲轴、凸轮轴、驱动轴（承受重负荷与高频冲击）。
2. 工程机械：挖掘机、装载机的核心传动齿轮箱、行走机构轴类零件、高强度液压泵/马达零件（耐重载与恶劣工况）。
3. 机床设备：精密机床主轴、进给齿轮、滚珠丝杠、刀塔部件（高硬度、高尺寸稳定性与长寿命需求）。
4. 轨道交通领域：城市轨道交通车辆、普通高铁的传动齿轮、车轴、转向架连接件（高疲劳强度与安全冗余）。
5. 通用机械工业：中大型减速器齿轮、传动轴、连杆、水泵轴、风机轴（承受重负荷与交变载荷）。
6. 石油机械：陆地石油钻机转盘齿轮、钻杆接头、抽油机传动部件（耐中轻度腐蚀与冲击载荷）。
7. 军工辅助领域：常规装甲车辆辅助传动零件、军用工程机械核心零件（中高端可靠性要求）。

八、与18CrNiMo7-6对比

1. 合金成分：19CrNi5H不含钼（钼≤0.10%），镍、铬含量（1.00~1.30%）低于18CrNiMo7-6（镍1.40~1.70%、铬1.50~1.80%）；18CrNiMo7-6含钼（0.25~0.35%），合金元素配置更高端。
2. 力学性能：19CrNi5H渗碳后抗拉强度、屈服强度及低温冲击功均低于18CrNiMo7-6，综合力学性能稍弱，适配中高端常规重载工况；18CrNiMo7-6适配极端重载工况。
3. 淬透性：两者均为保证淬透性钢，但18CrNiMo7-6淬透性更优，可适配更大截面（直径＞150mm）零件；19CrNi5H适配中大型截面（直径≤120mm）零件。
4. 加工与热处理：两者热处理工艺路线相近，但18CrNiMo7-6对工艺参数精度要求更高；19CrNi5H加工难度稍低，更适配常规精密加工。
5. 成本与应用：19CrNi5H因不含钼且镍铬含量较低，成本显著低于18CrNiMo7-6，多用于中高端常规重载零件；18CrNiMo7-6多用于高端极端工况核心零件。
6. 高温稳定性：19CrNi5H高温稳定温度（≤250℃）低于18CrNiMo7-6（≤280℃），中高温工况服役能力稍弱。

九、使用注意事项

1. 热处理控制：渗碳时需控制碳势与温度波动，避免出现网状碳化物或渗碳层不均；大截面零件建议采用分级淬火，精准匹配冷却速度，控制变形量。
2. 加工防护：冷加工过程中避免过度切削导致表面硬化，建议使用硬质合金刀具，搭配冷却润滑液，采用合理加工参数，减少加工应力与表面缺陷。
3. 焊接防护：焊接前需预热至150~200℃，采用小电流、多层多道焊接方式；焊接后及时进行200~250℃去应力回火，禁止焊接后直接投入使用，避免接头脆化。
4. 存储要求：存储于干燥通风环境，表面涂防锈油并采用防潮包装，避免潮湿锈蚀；堆放时需采用支架垫高，做好防撞防护，防止表面划伤或变形。
5. 工况适配：避免在250℃以上高温或强腐蚀（如重工业区、高盐雾海洋环境）长期服役，高温会导致硬度下降，强腐蚀环境需额外进行镀锌、镀铬等防腐处理。
6. 维护保养：长期服役过程中需定期检查表面磨损、裂纹及变形情况，发现异常及时进行补渗碳或修复处理，确保零件服役安全性与可靠性。

产品优势

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