DIN 1652-3 21NiCrMo2 冷拔钢：高性能耐磨齿轮与轴类材料
材料概述
21NiCrMo2（亦称 23NiCrMo2）是一种镍铬钼合金结构钢，专为汽车及机械工程中承受磨损载荷的关键零部件设计。该钢材兼具中等心部强度、高韧性与高疲劳强度，是制造齿轮、轴、车轴等核心传动部件的首选材料。最低使用温度可达 -60°C，最适宜公称尺寸不超过 60 mm。
核心性能参数
一般性能
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 密度 | 20.0 °C | 7.84 g/cm³ |
力学性能
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 弹性模量 | -100.0 °C | 217 GPa |
| 20.0 °C | 212 – 212.78 GPa | |
| 100.0 °C | 207 GPa | |
| 200.0 °C | 199 GPa | |
| 300.0 °C | 192 GPa | |
| 400.0 °C | 184 GPa | |
| 500.0 °C | 175 GPa | |
| 600.0 °C | 164 GPa | |
| 泊松比 | 20.0 °C | 0.29 |
| 剪切模量 | 20.0 °C | 82.8 GPa |
| 抗拉强度 | 20.0 °C | 750 – 820 MPa |
热学性能
| 性能 | 温度 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 线膨胀系数 | -100.0 °C | 1.05×10⁻⁵ 1/K | |
| 20.0 °C | 1.15×10⁻⁵ 1/K | ||
| 100.0 °C | 1.21×10⁻⁵ 1/K | ||
| 200.0 °C | 1.27×10⁻⁵ 1/K | ||
| 300.0 °C | 1.32×10⁻⁵ 1/K | ||
| 400.0 °C | 1.36×10⁻⁵ 1/K | ||
| 500.0 °C | 1.40×10⁻⁵ 1/K | ||
| 600.0 °C | 1.44×10⁻⁵ 1/K | ||
| 长期最高服务温度 | — | -60 ~ 0 °C | |
| 熔点 | — | 1382 – 1529 °C | 镍铬钼钢典型值 |
| 比热容 | -100.0 °C | 423 J/(kg·K) | |
| 20.0 °C | 461 J/(kg·K) | ||
| 100.0 °C | 479 J/(kg·K) | ||
| 200.0 °C | 499 J/(kg·K) | ||
| 300.0 °C | 517 J/(kg·K) | ||
| 400.0 °C | 536 J/(kg·K) | ||
| 500.0 °C | 558 J/(kg·K) | ||
| 600.0 °C | 587 J/(kg·K) | ||
| 热导率 | 20.0 °C | 46.3 W/(m·K) | |
| 100.0 °C | 47.1 W/(m·K) | ||
| 200.0 °C | 46.2 W/(m·K) | ||
| 300.0 °C | 44.1 W/(m·K) | ||
| 400.0 °C | 41.3 W/(m·K) | ||
| 500.0 °C | 38.6 W/(m·K) | ||
| 600.0 °C | 35.9 W/(m·K) | ||
| 热扩散率 | 20.0 °C | 12.8 mm²/s | |
| 100.0 °C | 12.1 mm²/s | ||
| 200.0 °C | 11.1 mm²/s | ||
| 300.0 °C | 10.0 mm²/s | ||
| 400.0 °C | 8.8 mm²/s | ||
| 500.0 °C | 7.4 mm²/s | ||
| 600.0 °C | 4.7 mm²/s |
电学性能
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 电阻率 | 20.0 °C | 2.25×10⁻⁷ Ω·m |
| 100.0 °C | 2.72×10⁻⁷ Ω·m | |
| 200.0 °C | 3.42×10⁻⁷ Ω·m | |
| 300.0 °C | 4.26×10⁻⁷ Ω·m | |
| 400.0 °C | 5.26×10⁻⁷ Ω·m | |
| 500.0 °C | 6.40×10⁻⁷ Ω·m | |
| 600.0 °C | 7.73×10⁻⁷ Ω·m |
化学成分（质量分数）
| 元素 | 含量范围 |
|---|---|
| 碳 (C) | 0.17 – 0.23 % |
| 铬 (Cr) | 0.40 – 0.70 % |
| 锰 (Mn) | 0.65 – 0.95 % |
| 钼 (Mo) | 0.15 – 0.25 % |
| 镍 (Ni) | 0.40 – 0.70 % |
| 磷 (P) | ≤ 0.04 % |
| 硅 (Si) | ≤ 0.40 % |
| 硫 (S) | ≤ 0.035 % |
材料优势与应用建议
- 高疲劳强度：抗拉强度 750-820 MPa，满足重载传动部件设计要求
- 优异的低温韧性：-60°C 仍保持良好冲击韧性，适合寒冷地区设备
- 良好的冷拔加工性：冷拔后尺寸精度高、表面质量好，减少后续加工量
- 渗碳响应良好：表面硬化后可达 58-62 HRC，心部保持韧性
典型应用案例
- 汽车变速箱主轴、行星齿轮
- 重型卡车后桥半轴
- 工程机械回转支撑齿圈
- 风电主轴承套圈
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