CN103045947A - 一种高强高韧齿轮钢的制造方法 - Google Patents

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张怀军
涛雅
刘平
金文俊
乔团结
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Abstract

本发明涉及一种高强高韧齿轮钢的制造方法，其特征是：所述高强高韧齿轮钢的成分为（质量百分数）：C 0.17～0.24%；Si 0.15～0.35%；Mn 0.80～1.20%；Cr 0.85～1.15%；Mo 0.15～0.35%；V 0.05～0.15%；Re 0.001%～0.003%；余量为铁和不可避免的杂质元素；采用上述化学成分，通过热轧后正火处理，经淬火和回火工艺达到高强高韧齿轮钢要求，具体按以下步骤进行：（1）钢坯加热至1150～1250℃，保温2.5～3.5小时；（2）保温后进行热轧，控制开轧温度1100～1200℃，终轧温度850～900℃；（3）热轧后进行920℃正火处理，经900℃淬火(油冷)及200℃回火(空冷)处理。其优点是：钢材晶粒细小，齿根弯曲疲劳强度和表面接触疲劳性能都有较大提高。

Description

一种高强高韧齿轮钢的制造方法
技术领域
本发明涉及一种高强高韧齿轮钢的制造方法，属于冶金炼钢领域。
背景技术
多年来, 中国汽车用齿轮钢一直以20CrMnTiH合金渗碳结构钢为主。20CrMnTi 钢是20 世纪50 年代从原苏联引进的汽车用齿轮钢18XTT ( 即20CrMnTI钢) 用于中型载荷的汽车齿轮。该钢号由于Ti 含量较高, 容易产生大块不易变形的TiN 夹杂, 且在碳氮共渗时容易产生三黑组织(黑网、黑带、黑斑) , 影响加工精度和产品质量,使用时TiN 会成为疲劳源, 降低齿轮的疲劳寿命。
齿轮的强度取决于化学成分和热处理技术。汽车渗碳齿轮钢的接触疲劳性能和冲击强度与渗层中晶界氧化程度有关, 研究表明, 钢中的Si、Cr、M n 都是促进渗层晶界氧化的主要元素, 而Ni、Mo 是减少晶界氧化的重要元素, 高钼钢极少发生晶界氧化。因此, 在设计齿轮钢的成分时, 尽量降低Si 的含量, 适当减少Mn、Cr 元素,提高Ni、Mo 的含量。高钼高强度钢极少发生晶界氧化，同时晶粒细小，结果齿根弯曲疲劳强度和表面接触疲劳性能都有较大提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强高韧齿轮钢的制造方法，通过合理的合金成分设计和工艺控制，采用热轧后正火处理，经淬火和回火工艺达到高强高韧齿轮钢，同时钢材晶粒细小，齿根弯曲疲劳强度和表面接触疲劳性能都有较大提高。
为达到上述目的，本发明提供一种高强高韧齿轮钢的制造方法如下：
所述高强高韧齿轮钢的成分为（质量百分数）：C 0.17～0.24%；Si0.15～0.35%；Mn 0.80～1.20%；Cr 0.85～1.15%；Mo 0.15～0.35%；V  0.05～0.15%；Re 0.001%～0.003%；余量为铁和不可避免的杂质元素。
本发明采用上述化学成分，通过热轧后正火处理，经淬火和回火工艺达到高强高韧齿轮钢要求，具体按以下步骤进行：
（1）钢坯加热至1150～1250℃，保温2.5～3.5小时；
（2）保温后进行热轧，控制开轧温度1100～1200℃，终轧温度850～900℃；
（3）热轧后进行920℃正火处理，经900℃淬火(油冷)及200℃回火(空冷)处理。
本发明的优点是：通过合理的合金成分设计和工艺控制，采用热轧后正火处理，经淬火和回火工艺达到高强高韧齿轮钢，同时钢材晶粒细小，齿根弯曲疲劳强度和表面接触疲劳性能都有较大提高。
附图说明
图1为实施例中典型金相组织照片。
图中所示的是低碳马氏体钢的组织特征，即由条状的位错马氏体、少量的条状孪晶和片状孪晶马氏体，以及马氏体中自回火碳化物，回火时析出的碳化物和少量未能转变的奥氏体组成。
具体实施方式
选择表1所示化学成分的Cr-Mn-Mo-V系钢为原料，坯料尺寸为150×150方钢。在轧机上实施控轧控冷工艺，轧制规格为∮40㎜圆钢，控制冷却工艺如表2，成品材进行920℃正火处理，经900℃淬火(油冷)及200℃回火(空冷)处理，精加工成力学性能试样，机械性能如表3。
表1 实施例实测化学成分（质量百分数%，余量为Fe）
Figure BDA0000254991091
表2实施例工艺参数
编号 加热温度（℃） 保温时间（小时） 开轧温度（℃） 终轧温度（℃）
M1 1160 3.0 1130 820
M2 1180 2.7 1150 850
M3 1230 3.1 1160 880
M4 1200 3.0 1160 860
M5 1250 3.2 1190 890
表3实施例产品力学性能
Figure BDA0000254991092

Claims (1)

1.一种高强高韧齿轮钢的制造方法，其特征是：所述高强高韧齿轮钢的成分为（质量百分数）：C 0.17～0.24%；Si 0.15～0.35%；Mn 0.80～1.20%；Cr 0.85～1.15%；Mo 0.15～0.35%；V  0.05～0.15%；Re 0.001%～0.003%；余量为铁和不可避免的杂质元素；采用上述化学成分，通过热轧后正火处理，经淬火和回火工艺达到高强高韧齿轮钢要求，具体按以下步骤进行：
（1）钢坯加热至1150～1250℃，保温2.5～3.5小时；
（2）保温后进行热轧，控制开轧温度1100～1200℃，终轧温度850～900℃；
（3）热轧后进行920℃正火处理，经900℃淬火(油冷)及200℃回火(空冷)处理。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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