CN109680214A - 一种高强度起动机减速齿圈材料 - Google Patents

一种高强度起动机减速齿圈材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度起动机减速齿圈材料，其特征在于，所述材料的成分以及质量百分比为：碳0.35~0.41%、硅0.13~0.18%、锰0.40~0.56%、铬0.80~0.90%、硫0.02~0.025%、磷0.010~0.017%、镍0.35~0.50%、铜0.011~0.020%、钼0.17~0.23%、铌0.05~0.11%、稀土元素0.01~0.02%，其余为铁；所述稀土元素中各化学成分质量百分比为：铈15~31%、钇18~29%，其余为镧，所述高强度起动机减速齿圈材料的制备方法，包括以下步骤：（1）熔炼，（2）精炼，（3）脱氧，（4）浇筑。本发明的优点在于将材料实现高强度以及高耐磨性的同时提高淬火性能，又能保证材料的韧性以及焊接性能，制作的起动机减速齿圈寿命更长，性能更加优异。

Description

一种高强度起动机减速齿圈材料
技术领域
本发明涉及合金冶炼领域，具体涉及一种高强度起动机减速齿圈材料。
背景技术
现今，起动机减速齿圈通常采用45钢以及40Cr钢材料制造，45钢价格低廉，但是由于本身淬火性能不佳，容易产生裂纹，并且强度、冲击韧性不及40Cr钢，但40Cr钢成本较高，且40Cr钢制成的齿圈强度以及耐磨性还有待提高，特别是在频繁工作状态下，容易产生磨碎，导致起动机运转不平衡。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种拥有高强度抗耐磨的起动机减速齿圈材料，并且减少能源消耗与生产成本。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高强度起动机减速齿圈材料，其特征在于，所述材料的成分以及质量百分比为：碳0.35~0.41%、硅0.13~0.18%、锰0.40~0.56%、铬0.80~0.90%、硫0.02~0.025%、磷0.010~0.017%、镍0.35~0.50%、铜0.011~0.020%、钼0.17~0.23%、铌0.05~0.11%、稀土元素0.01~0.02%，其余为铁；
所述稀土元素中各化学成分质量百分比为：铈15~31%、钇18~29%，其余为镧；
所述高强度起动机减速齿圈材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼：将生铁熔为钢水后置于高炉内温度保持为1200~1300℃，再按比例加入所需各种组分，保温30~50min，之后将温度升高至1400~1480℃，恒温搅拌10~15min后进行除气处理得预处理钢水；
（2）精炼：将（1）中预处理钢水转移至精炼炉中，加入铁矿石与氧化铁皮并采用顶底复合吹炼，同时加入石灰，保持温度在1500~1550℃下冶炼2~3h，期间采用双渣法进行排渣处理；
（3）脱氧：将（2）中精炼完成的钢水加入脱氧剂，并在1500~1550℃下冶炼1~1.5h，然后进行抽气真空处理，并向炉内加入铝粉进行沉淀脱氧，真空冶炼2~2.5h；
（4）浇筑：将（3）中真空冶炼完成的钢水升温至1600~1650℃，进行浇筑。
优选的，所述（2）中铁矿石与预处理钢水用量比为5~8kg/吨，氧化铁皮与预处理钢水用量比为6~9kg/吨。
优选的，所述（2）中石灰内有效碱质量比为73~80%，石灰与预处理钢水用量比为10~18kg/吨。
优选的，所述（3）中脱氧剂中包含硅铁、铝铁和锰铁，所述硅铁、铝铁和锰铁质量比为1:（1.2~1.25）：（1.07~1.18）。
优选的，所述（3）中铝粉与精炼完成的钢水用量比为1~3kg/吨。
优选的，所述（4）中浇筑过程中需注入惰性气体进行保护。
本发明的有益效果在于，在所述材料中加入铌与特定比例的稀土元素实现高强度以及高耐磨性的同时提高淬火性能，又能保证材料的韧性以及焊接性能，同时减少后期齿圈软氮化工艺的时间以及效果，提高渗速，使得齿圈硬度更高，使用寿命更长。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
所述高强度起动机减速齿圈材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼：将生铁熔为钢水后置于高炉内温度保持为1200℃，再按比例加入所需各种组分，保温30~50min，之后将温度升高至1400℃，恒温搅拌10后进行除气处理得预处理钢水。
（2）精炼：将（1）中预处理钢水转移至精炼炉中，加入铁矿石与氧化铁皮并采用顶底复合吹炼，同时加入石灰，保持温度在1500℃下冶炼2h，期间采用双渣法进行排渣处理，铁矿石与预处理钢水用量比为6kg/吨，氧化铁皮与预处理钢水用量比为8kg/吨，石灰内有效碱质量比为74%，石灰与预处理钢水用量比为12kg/吨。
（3）脱氧：将（2）中精炼完成的钢水加入脱氧剂，脱氧剂中包含硅铁、铝铁和锰铁，所述硅铁、铝铁和锰铁质量比为1:1.2:1.1，并在1500℃下冶炼1h，然后进行抽气真空处理，并向炉内加入铝粉进行沉淀脱氧，铝粉与精炼完成的钢水用量比为1.1kg/吨，真空冶炼2h。
（4）浇筑：将（3）中真空冶炼完成的钢水升温至1600℃，进行浇筑，浇筑过程中需注入惰性气体进行保护。
经检测各成分质量百分比为：碳0.38%、硅0.15%、锰0.47%、铬0.82%、硫0.023%、磷0.013%、镍0.39%、铜0.013%、钼0.19%、铌0.059%、稀土元素0.017%，其余为铁；所述稀土元素中各化学成分质量百分比为：铈19%、钇21%，其余为镧。
实施例2
所述高强度起动机减速齿圈材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼：将生铁熔为钢水后置于高炉内温度保持为1250℃，再按比例加入所需各种组分，保温40min，之后将温度升高至1430℃，恒温搅拌12min后进行除气处理得预处理钢水。
（2）精炼：将（1）中预处理钢水转移至精炼炉中，加入铁矿石与氧化铁皮并采用顶底复合吹炼，同时加入石灰，保持温度在1520℃下冶炼2.5h，期间采用双渣法进行排渣处理，铁矿石与预处理钢水用量比为6kg/吨，氧化铁皮与预处理钢水用量比为8kg/吨，石灰内有效碱质量比为78%，石灰与预处理钢水用量比为15kg/吨。
（3）脱氧：将（2）中精炼完成的钢水加入脱氧剂，脱氧剂中包含硅铁、铝铁和锰铁，所述硅铁、铝铁和锰铁质量比为1:1.23:1.14，并在1550℃下冶炼1h，然后进行抽气真空处理，并向炉内加入铝粉进行沉淀脱氧，铝粉与精炼完成的钢水用量比为2.3kg/吨，真空冶炼2.5h。
（4）浇筑：将（3）中真空冶炼完成的钢水升温至1630℃，进行浇筑，浇筑过程中需注入惰性气体进行保护。
经检测各成分质量百分比为：碳0.39%、硅0.16%、锰0.49%、铬0.83%、硫0.022%、磷0.014%、镍0.42%、铜0.015%、钼0.20%、铌0.08%、稀土元素0.016%，其余为铁；所述稀土元素中各化学成分质量百分比为：铈23%、钇22%，其余为镧。
实施例3
所述高强度起动机减速齿圈材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼：将生铁熔为钢水后置于高炉内温度保持为1300℃，再按比例加入所需各种组分，保温50min，之后将温度升高至1480℃，恒温搅拌15min后进行除气处理得预处理钢水。
（2）精炼：将（1）中预处理钢水转移至精炼炉中，加入铁矿石与氧化铁皮并采用顶底复合吹炼，同时加入石灰，保持温度在1550℃下冶炼3h，期间采用双渣法进行排渣处理，铁矿石与预处理钢水用量比为8kg/吨，氧化铁皮与预处理钢水用量比为9kg/吨，石灰内有效碱质量比为74%，石灰与预处理钢水用量比为18kg/吨。
（3）脱氧：将（2）中精炼完成的钢水加入脱氧剂，脱氧剂中包含硅铁、铝铁和锰铁，所述硅铁、铝铁和锰铁质量比为1:1.24:1.17，并在1550℃下冶炼1.5h，然后进行抽气真空处理，并向炉内加入铝粉进行沉淀脱氧，铝粉与精炼完成的钢水用量比为3kg/吨，真空冶炼2.5h。
（4）浇筑：将（3）中真空冶炼完成的钢水升温至1650℃，进行浇筑，浇筑过程中需注入惰性气体进行保护。
各成分以及质量百分比为：碳0.38%、硅0.17%、锰0.53%、铬0.87%、硫0.024%、磷0.015%、镍0.48%、铜0.017%、钼0.21%、铌0.10%、稀土元素0.018%，其余为铁；所述稀土元素中各化学成分质量百分比为：铈28%、钇23%，其余为镧。
对比例4
对实施例1~3与45钢以及40Cr钢的硬度以及强度等参数进行测试对比，具体结果如下表所示。
由上表可知，实施例1~3的各项性能均明显优于其余两种材料，能够更好的用于制作起动机减速齿圈，提高产品的使用性能与寿命。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基础原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，上述假设的这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高强度起动机减速齿圈材料，其特征在于，所述材料的成分以及质量百分比为：碳0.35~0.41%、硅0.13~0.18%、锰0.40~0.56%、铬0.80~0.90%、硫0.02~0.025%、磷0.010~0.017%、镍0.35~0.50%、铜0.011~0.020%、钼0.17~0.23%、铌0.05~0.11%、稀土元素0.01~0.02%，其余为铁；
所述稀土元素中各化学成分质量百分比为：铈15~31%、钇18~29%，其余为镧；
所述高强度起动机减速齿圈材料的制备方法，包括以下步骤：
熔炼：将生铁熔为钢水后置于高炉内温度保持为1200~1300℃，再按比例加入所需各种组分，保温30~50min，之后将温度升高至1400~1480℃，恒温搅拌10~15min后进行除气处理得预处理钢水；
精炼：将（1）中预处理钢水转移至精炼炉中，加入铁矿石与氧化铁皮并采用顶底复合吹炼，同时加入石灰，保持温度在1500~1550℃下冶炼2~3h，期间采用双渣法进行排渣处理；
脱氧：将（2）中精炼完成的钢水加入脱氧剂，并在1500~1550℃下冶炼1~1.5h，然后进行抽气真空处理，并向炉内加入铝粉进行沉淀脱氧，真空冶炼2~2.5h；
浇筑：将（3）中真空冶炼完成的钢水升温至1600~1650℃，进行浇筑。
2.根据权利要求1所述的一种高强度起动机减速齿圈材料，其特征在于，所述（2）中铁矿石与预处理钢水用量比为5~8kg/吨，氧化铁皮与预处理钢水用量比为6~9kg/吨。
3.根据权利要求1所述的一种高强度起动机减速齿圈材料，其特征在于，所述（2）中石灰内有效碱质量比为73~80%，石灰与预处理钢水用量比为10~18kg/吨。
4.根据权利要求1所述的一种高强度起动机减速齿圈材料，其特征在于，所述（3）中脱氧剂中包含硅铁、铝铁和锰铁，所述硅铁、铝铁和锰铁质量比为1:（1.2~1.25）：（1.07~1.18）。
5.根据权利要求1所述的一种高强度起动机减速齿圈材料，其特征在于，所述（3）中铝粉与精炼完成的钢水用量比为1~3kg/吨。
6.根据权利要求1所述的一种高强度起动机减速齿圈材料，其特征在于，所述（4）中浇筑过程中需注入惰性气体进行保护。
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