CN114645182B - 一种齿轮钢及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种齿轮钢及其制备方法与应用，以质量百分含量计，所述齿轮钢包括：C 0.215‑0.225wt％，Si 0.18‑0.22wt％，Mn 1.43‑1.47wt％，Cr1.08‑1.12wt％，Al 0.02‑0.055wt％，Ti 0.025‑0.035wt％，B 0.0018‑0.0028wt％，余量为Fe以及不可避免的杂质。本发明通过引入微量B元素，搭配合理的成分配比，窄成分及残余元素控制，同时调控加热制度参数，有效提高齿轮钢的淬透性、洁净度与晶粒度等级，能够满足作为汽车动力传动部件的高性能要求。

Description

一种齿轮钢及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种钢材，具体涉及一种齿轮钢及其制备方法与应用。
背景技术
齿轮作为机械设备中关键的传动零部件，在切削机床、航空、电力系统、冶金机械、农业机械和运输机械等现代工业设备中得到广泛应用。由于齿轮结构复杂，工作环境恶劣，因此要求齿轮钢具有高强度、耐疲劳、耐磨损以及高尺寸精度等特性。
CN 109371332A公开了一种16MnCrS5齿轮钢及其生产方法，其包括按重量百分数计的如下元素：C：0.14-0.19％、Mn：1.00-1.30％、Cr：1.00-1.20％、Si：≤0.25％、Ni：0.10-0.40％、N：0.0060-0.0150％、Al：0.020-0.045％，余量为铁和不可避免的杂质元素，其中，P：≤0.020％、S：0.020-0.040％、As≤0.04％、Sn≤0.02％、Sb≤0.010％、Pb≤0.008％、Bi≤0.010％、B≤0.0003％、Nb≤0.01％、Ti≤0.01％、[O]≤15×10-6。该发明公开的齿轮钢具有低成本，高纯净度、窄淬透性、高疲劳强度，性能稳定。但所述齿轮钢晶粒度等级与淬透性仍有待进一步提升。
CN 100365150A公开了一种重载齿轮钢，其化学成分重量百分比为：C 0.14-0.20％，Mn 1.2-1.60％，Si≤0.12％，P≤0.03％，S 0.015-0.04％，Cr 1.30-1.80％，W≤0.05％，Ti 0.04-0.10％，O≤20PPM，余量为Fe和其他杂质。该发明不加Ni，Mo贵重元素，制造成本降低，钢热处理后的收缩变形小。但该发明提供的齿轮钢晶粒度等级以及洁净度已不能满足目前使用的齿轮钢提出的高标准要求。
CN 106967925A公开了一种具有细晶粒窄淬透性带宽的高温渗碳齿轮钢，其化学成分重量百分比为：C：0.19-0.21％，Si：0.20-0.30％，Mn：0.70-0.80％，P≤0.010％，S：≤0.005％，Cr：1.10-1.20％，Mo：0.35-0.38％，Al：0.025-0.055％，Ca：0.0015-0.0025％，N：0.0080-0.0200％，[O]≤0.0015％，其余为Fe及不可避免的杂质。所述钢经过980-1000℃高温渗碳后晶粒尺寸仍然保持在15-20μm范围内，晶粒度控制在7-8级。但该齿轮钢的晶粒度等级仍然较低，淬透性带宽有待进一步改善。
针对现有技术的不足，需要提供一种具有淬透性带宽度窄、洁净度高、晶粒细小均匀的齿轮钢。
发明内容
本发明的目的在于提供一种齿轮钢及其制备方法与应用，通过引入微量B元素，有效提高齿轮钢的淬透性；通过控制合适的Al含量以及铸坯加热制度，提高了齿轮钢的晶粒度等级，降低高温渗碳变形。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种齿轮钢，以质量百分含量计，所述齿轮钢包括：C0.215-0.225wt％，Si 0.18-0.22wt％，Mn 1.43-1.47wt％，Cr 1.08-1.12wt％，Al 0.02-0.055wt％，Ti 0.025-0.035wt％，B 0.0018-0.0028wt％，余量为Fe以及不可避免的杂质。
本发明提供的齿轮钢，通过添加微量B元素，结合多元素含量搭配协同作用，控制杂质含量降到最低，有效提高了钢体的淬透性、洁净度以及晶粒度等级，能够满足齿轮钢的高质量以及高性能要求。
本发明所述齿轮钢中C的质量百分含量为0.215-0.225wt％，例如可以是0.215wt％、0.218wt％、0.22wt％、0.222wt％或0.225wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
C元素为钢中最经济的强化元素，本发明控制的C含量范围可以保证齿轮钢在淬火回火后具有良好的强韧性，C含量过高或过低，对钢体性能会产生不利影响。
本发明所述齿轮钢中Si的质量百分含量为0.18-0.22wt％，例如可以是0.18wt％、0.19wt％、0.2wt％、0.21wt％或0.22wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
Si元素以固溶强化形式可提高钢的强度和淬透性，且Si可减少摩擦发热时的氧化作用和提高钢的冷变形硬化率从而提高钢的耐磨性，但其含量较高会导致钢的韧性降低，因此本发明将Si控制在0.18-0.22wt％。
本发明所述齿轮钢中Mn的质量百分含量为1.43-1.47wt％，例如可以是1.43wt％、1.44wt％、1.45wt％、1.46wt％或1.47wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
适量提高Mn元素的含量可提高钢体的强度、耐磨性以及淬透性；同时可以提高，也可以和S形成MnS，消除S的不利影响，本发明将Mn控制在1.43-1.47wt％。
本发明所述齿轮钢中Cr的质量百分含量为1.08-1.12wt％，例如可以是1.08wt％、1.09wt％、1.1wt％、1.11wt％或1.12wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
Cr元素可以使钢兼具良好的淬透性、耐腐蚀稳定性以及抗氧化性，适量提高Cr元素含量，对钢体的性能产生正面作用，因此将Cr控制在1.08-1.12wt％。
本发明所述齿轮钢中Al的质量百分含量为0.02-0.055wt％，例如可以是0.02wt％、0.025wt％、0.03wt％、0.035wt％、0.04wt％、0.045wt％、0.05wt％或0.055wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.03-0.04wt％。
Al元素为脱氧剂以及细化晶粒元素，含量过高容易产生非金属夹杂物，对钢体疲劳寿命带来不利影响，因此本发明将其含量控制在0.02-0.055wt％。
本发明所述齿轮钢中Ti的质量百分含量为0.025-0.035wt％，例如可以是0.025wt％、0.028wt％、0.03wt％、0.032wt％或0.035wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
Ti元素的引入可以起到细化晶粒的作用，但含量不宜过高，一方面增加成本，另一方面会形成大块的TiN化合物，对钢体质量和细化晶粒产生不利影响。因此本发明将Ti含量控制在0.025-0.035wt％。
本发明所述齿轮钢中B的质量百分含量为0.0018-0.0028wt％，例如可以是0.0018wt％、0.002wt％、0.0022wt％、0.0024wt％、0.0025wt％、0.0026wt％或0.0028wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
B元素作为提高钢淬透性的最有效元素，可取代Mo、Ni等贵重金属，提高钢材性能，节约成本，而且还具有显著抑制晶界脆性断裂的作用，微量B即可显著提高钢的淬透性，因此本发明将B控制在0.0018-0.0028wt％。
优选地，所述齿轮钢中Mn+Cr元素的总质量百分含量为2.53-2.57wt％，例如可以是2.53wt％、2.54wt％、2.55wt％、2.56wt％或2.57wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
Mn、Cr是所述齿轮钢中的主要元素，可以显著扩大齿轮钢奥氏体相区，是提高齿轮钢综合力学性能的基础，因此本发明中Mn+Cr元素的总质量百分含量为2.53-2.57wt％。
优选地，以质量百分含量计，所述不可避免的杂质中：P≤0.012wt％，S0.022-0.028wt％，O≤0.0012wt％。
所述不可避免的杂质中P≤0.012wt％，例如可以是0.012wt％、0.011wt％、0.01wt％、0.008wt％、0.005wt％或0.002wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述不可避免的杂质中S的质量百分含量为0.022-0.028wt％，例如可以是0.022wt％、0.023wt％、0.024wt％、0.025wt％、0.026wt％、0.027wt％或0.028wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述不可避免的杂质中O≤0.0012wt％，例如可以是0.0012wt％、0.0011wt％、0.001wt％、0.0008wt％、0.0005wt％或0.0002wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
杂质对钢体的强度以及洁净度影响较大，本发明通过组分的严格控制将所述不可避免的杂质含量降低，从而避免对钢的性能产生不利影响。
优选地，所述齿轮钢的淬透性带宽≤3HRC。
优选地，所述齿轮钢的晶粒度为8.5-9.0级。
优选地，所述齿轮钢的非金属夹杂物K4≤2。
本发明合理控制Al元素含量，从而得到均匀细化的晶粒度，通过添加微量B元素，最终达到所述齿轮钢的淬透性带宽≤3HRC，在铸坯加热制度中合理控制温度与时间，使所述齿轮钢的非金属夹杂物K4≤2。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的齿轮钢的制备方法，所述制备方法包括：
配方量高炉铁水依次经转炉冶炼、LF精炼、VD真空、连铸、加热以及轧制得到所述齿轮钢。
本发明提供的制备方法，通过优化连铸生产工艺，严格控制加热制度中的各项参数，确保所得齿轮钢的晶粒细小均匀且减小高温渗碳变形。
优选地，所述转炉冶炼的终点温度≥1620℃，例如可以是1620℃、1625℃、1630℃、1635℃或1640℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述转炉冶炼的终点C含量为0.05-0.08wt％，例如可以是0.05wt％、0.06wt％、0.07wt％或0.08wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述转炉冶炼的终点P含量≤0.007wt％，例如可以是0.007wt％、0.006wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.003wt％、0.002wt％或0.001wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述转炉冶炼的终点S含量≤0.035wt％，例如可以是0.035wt％、0.03wt％、0.025wt％、0.02wt％、0.015wt％或0.01wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述LF精炼的总冶炼时间为50-70min，例如可以是50min、55min、60min、65min或70min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述LF精炼的白渣保持时间≥15min，例如可以是15min、16min、17min、18min、19min或20min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述VD真空的真空时间≥15min，例如可以是15min、16min、17min、18min、19min或20min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述VD真空的软吹时间≥20min，例如可以是20min、22min、24min、26min、28min或30min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述连铸的过热度为15-30℃，例如可以是15℃、18℃、21℃、24℃、27℃或30℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述连铸的拉速为0.8-0.9m/min，例如可以是0.8m/min、0.82m/min、0.84m/min、0.85m/min、0.86m/min、0.88m/min或0.9m/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述连铸的比水量为0.25-0.3L/kg，例如可以是0.25L/kg、0.26L/kg、0.27L/kg、0.28L/kg、0.29L/kg或0.3L/kg，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述连铸中结晶器电磁搅拌的电流为340-360A，结晶器电磁搅拌的频率为2.8-3.2Hz。
所述连铸中结晶器电磁搅拌的电流为340-360A，例如可以是340A、345A、350A、355A或360A，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述结晶器电磁搅拌的频率为2.8-3.2Hz，例如可以是2.8Hz、2.9Hz、3Hz、3.1Hz或3.2Hz，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述连铸中末端电磁搅拌的电流为380-420A，末端电磁搅拌的频率为7-9Hz。
所述连铸中末端电磁搅拌的电流为380-420A，例如可以是380A、390A、400A、410A或420A，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述末端电磁搅拌的频率为7-9Hz，例如可以是7Hz、7.5Hz、8Hz、8.5Hz或9Hz，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
在连铸工序中，同一铸流的不同位置可分别安放不同的搅拌器进行复合搅拌，本发明采用结晶器电磁搅拌与末端电磁搅拌相结合，能极大改善铸坯的元素偏析，降低钢的带状组织与淬透性带宽。
优选地，所述加热的预热段温度≤900℃，例如可以是900℃、890℃、880℃、870℃、860℃或850℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述加热的加热段温度为1160-1240℃，例如可以是1160℃、1180℃、1200℃、1220℃或1240℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述加热的均热段温度为1170-1235℃，例如可以是1170℃、1190℃、1210℃、1230℃或1235℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述加热的开轧温度为1080-1140℃，例如可以是1080℃、1090℃、1100℃、1110℃、1120℃、1130℃或1140℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述加热的时间为200-300min，例如可以是200min、220min、240min、250min、260min、280min或300min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述加热的出钢节奏≥110s，例如可以是110s、115s、120s、125s或130s，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
合理的加热温度、加热时间有利于铸坯元素扩散，改善铸态组织中的元素偏析，从而减轻钢的带状组织。
作为本发明第二方面所述制备方法的优选技术方案，所述制备方法包括：
配方量高炉铁水依次经转炉冶炼、LF精炼、VD真空、连铸、加热以及轧制得到所述齿轮钢；
所述转炉冶炼的终点温度≥1620℃，终点C含量为0.05-0.08wt％，终点P含量≤0.007wt％，终点S含量≤0.035wt％；
所述LF精炼的总冶炼时间为50-70min，白渣保持时间≥15min；
所述VD真空的真空时间≥15min，软吹时间≥20min；
所述连铸的过热度为15-30℃；所述连铸的拉速为0.8-0.9m/min；所述连铸的比水量为0.25-0.3L/kg；所述连铸中结晶器电磁搅拌的电流为340-360A，频率为2.8-3.2Hz；所述连铸中末端电磁搅拌的电流为380-420A，频率为7-9Hz；
所述加热的预热段温度≤900℃，加热段温度为1160-1240℃，均热段温度为1170-1235℃，开轧温度为1080-1140℃；所述加热的时间为200-300min；所述加热中出钢节奏≥110s。
第三方面，本发明提供了一种如第一方面所述齿轮钢的应用，所述齿轮钢用于汽车动力传动。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的齿轮钢，通过引入微量B元素，所述齿轮钢的J10点淬透性达到42-46HRC，淬透性带宽≤3HRC，在相同的合金成本下，本发明所述齿轮钢具有更高的强度及更低的渗碳淬火变形量；
本发明通过合理的成分配比，窄成分及残余元素控制，同时调控铸坯加热制度参数，使制得的齿轮钢具有8.5-9.0级的晶粒度，有效提高了钢体的冲击韧性；同时制得的齿轮钢非金属夹杂物K4≤2，具有更好的洁净度。
附图说明
图1是实施例1制备得到的齿轮钢的金相组织图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种齿轮钢，以质量百分含量计，所述齿轮钢包括：C 0.22wt％，Si 0.2wt％，Mn 1.45wt％，Cr 1.1wt％，Al 0.035wt％，Ti 0.03wt％，B 0.0024wt％，余量为Fe以及不可避免的杂质；所述齿轮钢中Mn+Cr元素的总质量百分含量为2.55wt％；所述不可避免的杂质中：P≤0.012wt％，S 0.022wt％，O≤0.0012wt％。
所述齿轮钢采用如下制备方法得到，所述制备方法包括：
配方量高炉铁水依次经转炉冶炼、LF精炼、VD真空、连铸、加热以及轧制得到所述齿轮钢；
所述转炉冶炼的终点温度为1630℃，终点C含量为0.065wt％，终点P含量为0.001wt％，终点S含量为0.025wt％；
所述LF精炼的总冶炼时间为60min，白渣保持时间为18min；
所述VD真空的真空时间为17min，软吹时间为24min；
所述连铸的过热度为24℃；所述连铸的拉速为0.85m/min；所述连铸的比水量为0.28L/kg；所述连铸中结晶器电磁搅拌的电流为350A，频率为3Hz；所述连铸中末端电磁搅拌的电流为400A，频率为8Hz；
所述加热的预热段温度为880℃，加热段温度为1200℃，均热段温度为1210℃，开轧温度为1110℃；所述加热的时间为250min；所述加热中出钢节奏为120s。
本实施例提供的齿轮钢金相组织图如图1所示，所述齿轮钢的奥氏体晶粒度级别可达8.5-9级，晶粒细小均匀。
实施例2
本实施例提供了一种齿轮钢，以质量百分含量计，所述齿轮钢包括：C 0.218wt％，Si 0.19wt％，Mn 1.44wt％，Cr 1.09wt％，Al 0.03wt％，Ti 0.028wt％，B 0.002wt％，余量为Fe以及不可避免的杂质；所述齿轮钢中Mn+Cr元素的总质量百分含量为2.53wt％；所述不可避免的杂质中：P≤0.012wt％，S 0.023wt％，O≤0.0012wt％。
所述齿轮钢采用如下制备方法得到，所述制备方法包括：
配方量高炉铁水依次经转炉冶炼、LF精炼、VD真空、连铸、加热以及轧制得到所述齿轮钢；
所述转炉冶炼的终点温度为1625℃，终点C含量为0.06wt％，终点P含量为0.003wt％，终点S含量为0.028wt％；
所述LF精炼的总冶炼时间为55min，白渣保持时间为17min；
所述VD真空的真空时间为18min，软吹时间为22min；
所述连铸的过热度为18℃；所述连铸的拉速为0.82m/min；所述连铸的比水量为0.26L/kg；所述连铸中结晶器电磁搅拌的电流为345A，频率为2.9Hz；所述连铸中末端电磁搅拌的电流为390A，频率为7.5Hz；
所述加热的预热段温度为890℃，加热段温度为1180℃，均热段温度为1190℃，开轧温度为1100℃；所述加热的时间为220min；所述加热中出钢节奏为115s。
实施例3
本实施例提供了一种齿轮钢，以质量百分含量计，所述齿轮钢包括：C 0.222wt％，Si 0.21wt％，Mn 1.46wt％，Cr 1.11wt％，Al 0.04wt％，Ti 0.032wt％，B 0.0026wt％，余量为Fe以及不可避免的杂质；所述齿轮钢中Mn+Cr元素的总质量百分含量为2.57wt％；所述不可避免的杂质中：P≤0.012wt％，S 0.025wt％，O≤0.0012wt％。
所述齿轮钢采用如下制备方法得到，所述制备方法包括：
配方量高炉铁水依次经转炉冶炼、LF精炼、VD真空、连铸、加热以及轧制得到所述齿轮钢；
所述转炉冶炼的终点温度为1635℃，终点C含量为0.07wt％，终点P含量为0.004wt％，终点S含量为0.03wt％；
所述LF精炼的总冶炼时间为65min，白渣保持时间为19min；
所述VD真空的真空时间为19min，软吹时间为26min；
所述连铸的过热度为27℃；所述连铸的拉速为0.88m/min；所述连铸的比水量为0.29L/kg；所述连铸中结晶器电磁搅拌的电流为355A，频率为3.1Hz；所述连铸中末端电磁搅拌的电流为410A，频率为8.5Hz；
所述加热的预热段温度为860℃，加热段温度为1220℃，均热段温度为1230℃，开轧温度为1130℃；所述加热的时间为280min；所述加热中出钢节奏为125s。
实施例4
本实施例提供了一种齿轮钢，以质量百分含量计，所述齿轮钢包括：C 0.215wt％，Si 0.18wt％，Mn 1.43wt％，Cr 1.08wt％，Al 0.02wt％，Ti 0.025wt％，B 0.0018wt％，余量为Fe以及不可避免的杂质；所述齿轮钢中Mn+Cr元素的总质量百分含量为2.51wt％；所述不可避免的杂质中：P≤0.012wt％，S 0.026wt％，O≤0.0012wt％。
所述齿轮钢采用如下制备方法得到，所述制备方法包括：
配方量高炉铁水依次经转炉冶炼、LF精炼、VD真空、连铸、加热以及轧制得到所述齿轮钢；
所述转炉冶炼的终点温度为1620℃，终点C含量为0.05wt％，终点P含量为0.006wt％，终点S含量为0.032wt％；
所述LF精炼的总冶炼时间为50min，白渣保持时间为15min；
所述VD真空的真空时间为15min，软吹时间为20min；
所述连铸的过热度为15℃；所述连铸的拉速为0.8m/min；所述连铸的比水量为0.25L/kg；所述连铸中结晶器电磁搅拌的电流为340A，频率为2.8Hz；所述连铸中末端电磁搅拌的电流为380A，频率为7Hz；
所述加热的预热段温度为900℃，加热段温度为1160℃，均热段温度为1170℃，开轧温度为1080℃；所述加热的时间为200min；所述加热中出钢节奏为110s。
实施例5
本实施例提供了一种齿轮钢，以质量百分含量计，所述齿轮钢包括：C 0.225wt％，Si 0.22wt％，Mn 1.47wt％，Cr 1.12wt％，Al 0.055wt％，Ti 0.035wt％，B 0.0028wt％，余量为Fe以及不可避免的杂质；所述齿轮钢中Mn+Cr元素的总质量百分含量为2.59wt％；所述不可避免的杂质中：P≤0.012wt％，S 0.028wt％，O≤0.0012wt％。
所述齿轮钢采用如下制备方法得到，所述制备方法包括：
配方量高炉铁水依次经转炉冶炼、LF精炼、VD真空、连铸、加热以及轧制得到所述齿轮钢；
所述转炉冶炼的终点温度为1640℃，终点C含量为0.08wt％，终点P含量为0.007wt％，终点S含量为0.035wt％；
所述LF精炼的总冶炼时间为70min，白渣保持时间为20min；
所述VD真空的真空时间为20min，软吹时间为30min；
所述连铸的过热度为30℃；所述连铸的拉速为0.9m/min；所述连铸的比水量为0.3L/kg；所述连铸中结晶器电磁搅拌的电流为360A，频率为3.2Hz；所述连铸中末端电磁搅拌的电流为420A，频率为9Hz；
所述加热的预热段温度为850℃，加热段温度为1240℃，均热段温度为1235℃，开轧温度为1140℃；所述加热的时间为300min；所述加热中出钢节奏为130s。
实施例6
本实施例提供了一种齿轮钢，与实施例1的区别在于，除所述过热度为10℃外，其余均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种齿轮钢，与实施例1的区别在于，除所述过热度为35℃外，其余均与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供了一种齿轮钢，与实施例1的区别在于，除所述加热段温度为1150℃外，其余均与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供了一种齿轮钢，与实施例1的区别在于，除所述加热段温度为1250℃外，其余均与实施例1相同。
实施例10
本实施例提供了一种齿轮钢，与实施例1的区别在于，除所述加热的时间为150min外，其余均与实施例1相同。
实施例11
本实施例提供了一种齿轮钢，与实施例1的区别在于，除所述加热的时间为350min外，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种齿轮钢，与实施例1的区别在于，除所述Al的质量百分含量为0.015wt％外，其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种齿轮钢，与实施例1的区别在于，除所述Al的质量百分含量为0.06wt％外，其余均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供了一种齿轮钢，与实施例1的区别在于，除所述B的质量百分含量为0.0015wt％外，其余均与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供了一种齿轮钢，与实施例1的区别在于，除所述B的质量百分含量为0.003wt％外，其余均与实施例1相同。
性能质量测试
淬透性：将以上实施例以及对比例提供的齿轮钢按GB/T 225标准检验，测试结果如表1所示；
洁净度：将以上实施例以及对比例提供的齿轮钢按DIN 50602标准检验其非金属夹杂物特性值K，测试结果如表2所示；
晶粒度：将以上实施例以及对比例提供的齿轮钢在930±10℃下保温1小时后水淬，按ASTM E112标准检验，测试结果如表2所示。
表1
Figure BDA0003560206750000161
表2
K4 晶粒度(级)
实施例1 0.77 9
实施例2 0.82 9
实施例3 0.85 9
实施例4 0.88 8.5
实施例5 0.98 9
实施例6 0.79 9
实施例7 0.98 8.5
实施例8 0.86 9
实施例9 0.97 9
实施例10 0.76 9
实施例11 1.01 8.5
对比例1 1.83 8.5
对比例2 1.25 8.5
对比例3 0.88 8.5
对比例4 0.89 9
通过表1可以看出：
本发明提供的齿轮钢的淬透性可以达到42-46HRC，淬透性带宽≤3HRC；由实施例1与实施例2-5对比可知，通过控制B元素在最优含量，且有效搭配其他成分，所述齿轮钢的淬透性提高；由实施例1与实施例6-10对比可知，所述连铸的过热度、所述加热温度过高或过低，齿轮钢的淬透性有一定波动；由实施例1与实施例11对比可知，所述加热时间过高，淬透性变好，但夹杂物显著提升；由实施例1与对比例1-4对比可知，Al含量以及B含量超过优选范围，对钢体的淬透性也产生一定不利影响；
通过表2可以看出：
由实施例1与实施例2-5对比可知，通过控制Al元素最优含量，结合其他成分搭配组合，所述齿轮钢的洁净度与晶粒度等级有所提高；由实施例1与实施例6-11对比可知，所述连铸的过热度、加热温度以及加热时间过高，齿轮钢的洁净度明显下降；由实施例1与对比例1-4对比可知，Al含量以及B含量过高或过低，所述齿轮钢的洁净度下降，部分晶粒度等级降低。
综上所述，本发明提供的齿轮钢，通过引入微量B元素，所述齿轮钢的J10点淬透性达到42-46HRC，淬透性带宽≤3HRC，在相同的合金成本下，本发明所述齿轮钢具有更高的强度及更低的渗碳淬火变形量；
本发明通过合理的成分配比，窄成分及残余元素控制，同时调控铸坯加热制度参数，使制得的齿轮钢具有8.5-9.0级的晶粒度，有效提高了钢体的冲击韧性；同时制得的齿轮钢非金属夹杂物K4≤2，具有更好的洁净度。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (26)

1.一种齿轮钢，其特征在于，以质量百分含量计，所述齿轮钢包括：C 0.215-0.225wt％，Si 0.18-0.22wt％，Mn 1.43-1.47wt％，Cr 1.08-1.12wt％，Al 0.02-0.055wt％，Ti 0.025-0.035wt％，B 0.0018-0.0028wt％，余量为Fe以及不可避免的杂质；
所述齿轮钢中Mn+Cr元素的总质量百分含量为2.53-2.57wt％；
所述齿轮钢的晶粒度为8.5-9.0级；
所述齿轮钢采用如下制备方法制备得到，所述制备方法包括：
配方量高炉铁水依次经转炉冶炼、LF精炼、VD真空、连铸、加热以及轧制得到所述齿轮钢；
所述连铸的拉速为0.8-0.9m/min。
2.根据权利要求1所述的齿轮钢，其特征在于，所述齿轮钢中Al的质量百分含量为0.03-0.04wt％。
3.根据权利要求1所述的齿轮钢，其特征在于，以质量百分含量计，所述不可避免的杂质中：P≤0.012wt％，S 0.022-0.028wt％，O≤0.0012wt％。
4.根据权利要求1所述的齿轮钢，其特征在于，所述齿轮钢的淬透性带宽≤3HRC。
5.根据权利要求1所述的齿轮钢，其特征在于，所述齿轮钢的非金属夹杂物K4≤2。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的齿轮钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
配方量高炉铁水依次经转炉冶炼、LF精炼、VD真空、连铸、加热以及轧制得到所述齿轮钢；
所述连铸的拉速为0.8-0.9m/min。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述转炉冶炼的终点温度≥1620℃。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述转炉冶炼的终点C含量为0.05-0.08wt％。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述转炉冶炼的终点P含量≤0.007wt％。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述转炉冶炼的终点S含量≤0.035wt％。
11.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述LF精炼的总冶炼时间为50-70min。
12.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述LF精炼的白渣保持时间≥15min。
13.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述VD真空的真空时间≥15min。
14.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述VD真空的软吹时间≥20min。
15.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述连铸的过热度为15-30℃。
16.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述连铸的比水量为0.25-0.3L/kg。
17.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述连铸中结晶器电磁搅拌的电流为340-360A，结晶器电磁搅拌的频率为2.8-3.2Hz。
18.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述连铸中末端电磁搅拌的电流为380-420A，末端电磁搅拌的频率为7-9Hz。
19.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述加热的预热段温度≤900℃。
20.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述加热的加热段温度为1160-1240℃。
21.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述加热的均热段温度为1170-1235℃。
22.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述加热的开轧温度为1080-1140℃。
23.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述加热的时间为200-300min。
24.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述加热的出钢节奏≥110s。
25.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
配方量高炉铁水依次经转炉冶炼、LF精炼、VD真空、连铸、加热以及轧制得到所述齿轮钢；
所述转炉冶炼的终点温度≥1620℃，终点C含量为0.05-0.08wt％，终点P含量≤0.007wt％，终点S含量≤0.035wt％；
所述LF精炼的总冶炼时间为50-70min，白渣保持时间≥15min；
所述VD真空的真空时间≥15min，软吹时间≥20min；
所述连铸的过热度为15-30℃；所述连铸的拉速为0.8-0.9m/min；所述连铸的比水量为0.25-0.3L/kg；所述连铸中结晶器电磁搅拌的电流为340-360A，频率为2.8-3.2Hz；所述连铸中末端电磁搅拌的电流为380-420A，频率为7-9Hz；
所述加热的预热段温度≤900℃，加热段温度为1160-1240℃，均热段温度为1170-1235℃，开轧温度为1080-1140℃；所述加热的时间为200-300min；所述加热中出钢节奏≥110s。
26.一种如权利要求1-5任一项所述的齿轮钢的应用，其特征在于，所述齿轮钢用于汽车动力传动。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1361563A (en) * 1971-03-01 1974-07-30 Suedwestfalen Ag Stahlwerke Steel
CN108193029A (zh) * 2017-12-26 2018-06-22 钢铁研究总院 一种齿轮钢窄淬透性带宽的控制方法
CN110172638A (zh) * 2019-05-10 2019-08-27 武汉钢铁有限公司 一种高温渗碳齿轮钢及生产方法
WO2020039485A1 (ja) * 2018-08-20 2020-02-27 日本製鉄株式会社 鋼板およびその製造方法
CN112962023A (zh) * 2021-01-29 2021-06-15 江苏永钢集团有限公司 窄淬透性齿轮钢及其制造方法
CN113832404A (zh) * 2021-09-23 2021-12-24 马鞍山钢铁股份有限公司 一种含硼高性能齿轮锻件及其生产方法
CN113881901A (zh) * 2021-10-18 2022-01-04 新疆八一钢铁股份有限公司 一种齿轮钢生产方法
CN114000055A (zh) * 2021-10-21 2022-02-01 山东钢铁股份有限公司 一种硼微合金化齿轮钢及其制备方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004285384A (ja) * 2003-03-20 2004-10-14 Daido Steel Co Ltd 高強度浸炭部品
JP2005163173A (ja) * 2003-11-14 2005-06-23 Komatsu Ltd 歯車部材およびその製造方法
JP4964001B2 (ja) * 2007-03-29 2012-06-27 株式会社神戸製鋼所 低サイクル疲労強度に優れた歯車
CN101255531A (zh) * 2008-03-26 2008-09-03 莱芜钢铁股份有限公司 低Ti齿轮钢生产方法
CN101638751A (zh) * 2008-07-31 2010-02-03 常曙光 一种重载啮合驱动桥齿轮用钢
CN101812643B (zh) * 2009-11-30 2012-05-30 济南钢铁股份有限公司 一种含硼齿轮钢的制备方法
CN102011057B (zh) * 2010-12-27 2013-07-24 承德建龙特殊钢有限公司 一种CrMnTi系齿轮钢及其加工工艺
KR20130013563A (ko) * 2011-07-28 2013-02-06 현대제철 주식회사 열연강판 제조방법
CN104775075A (zh) * 2015-04-02 2015-07-15 广东韶钢松山股份有限公司 一种sae8620h齿轮钢及其制造方法
KR20180095536A (ko) * 2015-12-15 2018-08-27 타타 스틸 이즈무이덴 베.뷔. 고강도 용융 아연도금 강 스트립
CN105839015B (zh) * 2016-05-17 2018-06-29 中天钢铁集团有限公司 一种Mn-Cr系高性能齿轮钢的生产方法
JP6690464B2 (ja) * 2016-08-18 2020-04-28 日本製鉄株式会社 浸炭部品
CN108085578B (zh) * 2017-12-22 2019-08-13 建龙北满特殊钢有限责任公司 一种汽车齿轮用特殊钢及其生产工艺
CN108531804A (zh) * 2018-03-20 2018-09-14 马鞍山钢铁股份有限公司 一种含硫铝镇静齿轮钢及其硫化物形貌控制方法
WO2020058269A1 (de) * 2018-09-18 2020-03-26 Ezm Edelstahlzieherei Mark Gmbh Stahl zum oberflächenhärten mit hoher randhärte und mit einem feinen duktilen kerngefüge
CN111254353A (zh) * 2020-02-19 2020-06-09 邯郸钢铁集团有限责任公司 提高齿轮钢22CrMoH硬度稳定性的生产工艺
CN112522615A (zh) * 2020-11-20 2021-03-19 中天钢铁集团有限公司 一种风电齿轮用CrNiMo圆钢及制备方法
CN113637915B (zh) * 2021-08-18 2022-10-11 马鞍山钢铁股份有限公司 一种Nb-Ti-B微合金化渗碳齿轮钢及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1361563A (en) * 1971-03-01 1974-07-30 Suedwestfalen Ag Stahlwerke Steel
CN108193029A (zh) * 2017-12-26 2018-06-22 钢铁研究总院 一种齿轮钢窄淬透性带宽的控制方法
WO2020039485A1 (ja) * 2018-08-20 2020-02-27 日本製鉄株式会社 鋼板およびその製造方法
CN110172638A (zh) * 2019-05-10 2019-08-27 武汉钢铁有限公司 一种高温渗碳齿轮钢及生产方法
CN112962023A (zh) * 2021-01-29 2021-06-15 江苏永钢集团有限公司 窄淬透性齿轮钢及其制造方法
CN113832404A (zh) * 2021-09-23 2021-12-24 马鞍山钢铁股份有限公司 一种含硼高性能齿轮锻件及其生产方法
CN113881901A (zh) * 2021-10-18 2022-01-04 新疆八一钢铁股份有限公司 一种齿轮钢生产方法
CN114000055A (zh) * 2021-10-21 2022-02-01 山东钢铁股份有限公司 一种硼微合金化齿轮钢及其制备方法

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