CN103805874A - 一种不锈钢齿轮的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不锈钢齿轮的制备方法，该齿轮的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.24-0.28，Mn：0.6-0.8，Si：0.2-0.4，Cr：16.0-18.0，Ni：4.0-5.0，Mo：2.0-3.0，V：0.2-0.4，Co：5.0-6.0，W：2.4-2.8，P：≤0.015，S：≤0.015其余为Fe及不可避免的杂质；所述制备方法包含以下步骤：1)冶炼工艺：采用真空感应+电渣重熔；2)锻造工艺；3）粗机加工成半成品；4）热处理工艺：1120-1140℃固溶，再经510-530℃时效6-8小时；5）精机加工成成品。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种不锈钢齿轮的制备方法。
背景技术
国内外齿轮钢的发展趋势主要是提高强度、韧性、耐蚀、耐温以及提高使用寿命。最早齿轮钢是以AISI9310为代表的低合金表面硬化钢，低温回火后常温下使用，具有常规要求的使用性能，但耐蚀性能较差，使用温度较低。随后发展的齿轮钢M50NiL，其主要特征是耐温性能提高。该钢采用二次硬化机理设计成分，500℃以上高温回火，可在350℃以下稳定使用，但耐蚀性能较差。
目前使用的耐蚀钢，主要是高碳马氏体不锈轴承钢9Cr18(AISI440)、9Cr18Mo(440C)，该类钢具有高的碳、铬含量，凝固时产生粗大共晶碳化物，且不能通过以后的热处理来改变。粗大的碳化物易造成高的应力集中引起剥落，降低马氏体基体的铬含量导致热处理后硬度偏低、耐蚀性下降，降低使用寿命。随着对齿轮传动系统高速、高赫兹应力、耐温、耐蚀及减重需求，特别是齿轮承载能力与心部屈服强度相互关系的认识导致超高强度齿轮、轴承钢的迅速发展。目前已有的钢种无法满足传动系统对新一代齿轮的要求。现在我们研制的高强度不锈齿轮钢，采用二次硬化机理设计成分，添加多种强碳化物形成元素，有利于获得表面超高硬度；添加高量Co细化M2X相，低碳马氏体基体上沉淀细小弥散的M2X相使芯部具有超高强度和高韧性匹配，在合适的温度回火下可兼得超高强度(Rm≥1800MPa，Rp0.2≥1400MPa)和高韧性。在硬度为HRC50左右的条件下，其KIC值可达到110Mpa.m1/2以上。最终经渗碳热处理以后表面室温硬度可达到HRC65以上，其抗蚀性能非常良好。因此现在研制的这种新材料可以满足传动系统对新一代齿轮用钢的所有要求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种不锈钢齿轮的制备方法，该不锈齿轮钢同时具备高强度、高硬度、高韧性、耐腐蚀性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种不锈钢齿轮的制备方法，该齿轮的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.24-0.28，Mn：0.6-0.8，Si：0.2-0.4，Cr：16.0-18.0，Ni：4.0-5.0，Mo：2.0-3.0，V：0.2-0.4，Co：5.0-6.0，W：2.4-2.8，P：≤0.015，S：≤0.015其余为Fe及不可避免的杂质；所述制备方法包含以下步骤：
1)冶炼工艺：采用真空感应+电渣重熔；真空感应冶炼时，真空度达到2Pa以下时装料，装料次序：纯铁-Ni、Mo、Cr、Co、V-纯铁的顺序装料；装料时留出少量Ni、Mo、Cr、Co、V；全熔成分分析后调成分Ni、Mo、Cr、Co、V全熔充分搅拌后取成品样；精炼期温度控制在1610-1630℃，精炼时间25-35分钟，浇铸温度控制在1570-1590℃；浇注电极坯料；然后采用电渣重熔工艺冶炼并浇注成钢坯；
2)锻造工艺：钢锭加热温度在1230-1250℃，终锻温度870-890℃，锻造成齿轮坯料锻后进行710-730℃退火；
3）粗机加工成半成品；
4）热处理工艺：1120-1140℃固溶，再经510-530℃时效6-8小时；
5）精机加工成成品。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
该钢通过对合金元素的种类的选择以及含量的调整，使得齿轮具有高强度、高硬度、高韧性、耐腐蚀性。其抗拉强度可以达到1850MPa以上，屈服强度达到1470MPa以上，硬度可以达到HRC54-56，伸长率达到18％以上，冲击功达到110J以上，断裂韧性值KIC达到105-115MPa·m1/2。可以满足新一代齿轮钢的要求。
具体实施方式
实施例一
一种不锈钢齿轮的制备方法，该齿轮的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.24，Mn：0.8，Si：0.2，Cr：18.0，Ni：4.0，Mo：3.0，V：0.2，Co：6.0，W：2.4，P：≤0.015，S：≤0.015其余为Fe及不可避免的杂质；所述制备方法包含以下步骤：
1)冶炼工艺：采用真空感应+电渣重熔；真空感应冶炼时，真空度达到2Pa以下时装料，装料次序：纯铁-Ni、Mo、Cr、Co、V-纯铁的顺序装料；装料时留出少量Ni、Mo、Cr、Co、V；全熔成分分析后调成分Ni、Mo、Cr、Co、V全熔充分搅拌后取成品样；精炼期温度控制在1610℃，精炼时间35分钟，浇铸温度控制在1570℃；浇注电极坯料；然后采用电渣重熔工艺冶炼并浇注成钢坯；
2)锻造工艺：钢锭加热温度在1230℃，终锻温度890℃，锻造成齿轮坯料锻后进行710℃退火；
3）粗机加工成半成品；
4）热处理工艺：1120℃固溶，再经530℃时效6小时；
5）精机加工成成品。
实施例二
一种不锈钢齿轮的制备方法，该齿轮的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.28，Mn：0.6，Si：0.4，Cr：16.0，Ni：5.0，Mo：2.0，V：0.4，Co：5.0，W：2.8，P：≤0.015，S：≤0.015其余为Fe及不可避免的杂质；所述制备方法包含以下步骤：
1)冶炼工艺：采用真空感应+电渣重熔；真空感应冶炼时，真空度达到2Pa以下时装料，装料次序：纯铁-Ni、Mo、Cr、Co、V-纯铁的顺序装料；装料时留出少量Ni、Mo、Cr、Co、V；全熔成分分析后调成分Ni、Mo、Cr、Co、V全熔充分搅拌后取成品样；精炼期温度控制在1630℃，精炼时间25分钟，浇铸温度控制在1590℃；浇注电极坯料；然后采用电渣重熔工艺冶炼并浇注成钢坯；
2)锻造工艺：钢锭加热温度在1250℃，终锻温度870℃，锻造成齿轮坯料锻后进行730℃退火；
3）粗机加工成半成品；
4）热处理工艺：1140℃固溶，再经510℃时效8小时；
5）精机加工成成品。
实施例三
一种不锈钢齿轮的制备方法，该齿轮的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.26，Mn：0.7，Si：0.3，Cr：17.0，Ni：4.5，Mo：2.5，V：0.3，Co：5.5，W：2.6，P：≤0.015，S：≤0.015其余为Fe及不可避免的杂质；所述制备方法包含以下步骤：
1)冶炼工艺：采用真空感应+电渣重熔；真空感应冶炼时，真空度达到2Pa以下时装料，装料次序：纯铁-Ni、Mo、Cr、Co、V-纯铁的顺序装料；装料时留出少量Ni、Mo、Cr、Co、V；全熔成分分析后调成分Ni、Mo、Cr、Co、V全熔充分搅拌后取成品样；精炼期温度控制在1620℃，精炼时间30分钟，浇铸温度控制在1580℃；浇注电极坯料；然后采用电渣重熔工艺冶炼并浇注成钢坯；
2)锻造工艺：钢锭加热温度在1240℃，终锻温度880℃，锻造成齿轮坯料锻后进行720℃退火；
3）粗机加工成半成品；
4）热处理工艺：1130℃固溶，再经520℃时效7小时；
5）精机加工成成品。
Claims (1)
1.一种不锈钢齿轮的制备方法，其特征在于，该齿轮的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.24-0.28，Mn：0.6-0.8，Si：0.2-0.4，Cr：16.0-18.0，Ni：4.0-5.0，Mo：2.0-3.0，V：0.2-0.4，Co：5.0-6.0，W：2.4-2.8，P：≤0.015，S：≤0.015其余为Fe及不可避免的杂质；所述制备方法包含以下步骤：
1)冶炼工艺：采用真空感应+电渣重熔；真空感应冶炼时，真空度达到2Pa以下时装料，装料次序：纯铁-Ni、Mo、Cr、Co、V-纯铁的顺序装料；装料时留出少量Ni、Mo、Cr、Co、V；全熔成分分析后调成分Ni、Mo、Cr、Co、V全熔充分搅拌后取成品样；精炼期温度控制在1610-1630℃，精炼时间25-35分钟，浇铸温度控制在1570-1590℃；浇注电极坯料；然后采用电渣重熔工艺冶炼并浇注成钢坯；
2)锻造工艺：钢锭加热温度在1230-1250℃，终锻温度870-890℃，锻造成齿轮坯料锻后进行710-730℃退火；
3）粗机加工成半成品；
4）热处理工艺：1120-1140℃固溶，再经510-530℃时效6-8小时；
5）精机加工成成品。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105499941A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-04-20 | 江苏保捷锻压有限公司 | 汽车主减速器从动齿轮锻件锻压工艺及锻件钢材料 |
| CN106402343A (zh) * | 2016-06-29 | 2017-02-15 | 中国北方车辆研究所 | 一种车轴齿轮箱用车轴轴系部件 |
| CN110724797A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-01-24 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种航空用PH13-8Mo零件的加工方法 |
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| CN110724797B (zh) * | 2019-10-23 | 2022-05-06 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种航空用PH13-8Mo零件的加工方法 |
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