CN114959465A - 细晶粒齿轮用钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种细晶粒齿轮用钢及其生产方法,钢板的化学成分组成及其质量百分含量为:C 0.17~0.25%、Si 0.17~0.37%、Mn 0.70~1.10%、Cr 0.9~1.40%、Mo 0.20~0.30%、Al 0.030~0.060%、Nb 0.10~0.18%、P≤0.020%、S≤0.020%、N 0.0110~0.0180%,余量为Fe和不可避免的杂质。本发明通过控制Al和N的含量,形成细小弥散的AlN,钉扎晶界,细化晶粒;Nb与C、N结合,改变钢的显微结构,然后通过氮微合金化可保证齿轮渗碳处理后晶粒达8~10级,并且在高温渗碳后变大缓慢。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域,尤其是一种细晶粒齿轮用钢及其生产方法。
背景技术
齿轮钢是汽车用钢材料中要求较高的材料之一,晶粒均匀细化是提高钢铁材料强度而不降低塑性的有效方法。细小均匀的奥氏体晶粒度可以稳定齿轮钢末端淬透性,减少热处理变形,提高渗碳钢的脆断抗力。我国齿轮用钢的晶粒度级别一般控制在5~8级;而国外则强调晶粒级别不粗于6级。目前,国内外主要通过Al、N、Nb等微合金化实现齿轮钢细晶控制。
在冶炼时添加钢中Al、N、Nb含量是一种有效途径。钢中Al可与钢中N结合形成细小弥散的AlN,钉扎晶界,细化晶粒;Nb与钢中的C、N结合,改变钢的显微结构。通过氮微合金化可保证齿轮渗碳处理后晶粒达8~10级,并且在高温渗碳后变大缓慢。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种细晶粒齿轮用钢及其生产方法。
为解决上述技术问题,本发明采取的技术方案为:
一种细晶粒齿轮用钢,其化学成分组成及其质量百分含量为:C 0.17~0.25%、Si0.17~0.37%、Mn 0.70~1.10%、Cr 0.9~1.40%、Mo 0.20~0.30%、、Al 0.030~0.060%、Nb0.10~0.18%、P≤0.020%、S≤0.020%、N 0.0110~0.0180%,余量为Fe和不可避免的杂质。
各化学成分的作用机理如下所述:
C:提高钢材硬度和强度的主要元素;C含量过低,材料在热处理后强度过低,无法满足齿轮用钢所需强度要求;C含量过高容易降低材料塑、韧性。随着奥氏体中C的质量分数增加,奥氏体晶粒的长大倾向也增加,但当有残余渗碳体存在时,有阻止奥氏体长大的作用。因此C含量控制在0.17-0.25%。
Si:显著强化铁素体,是保证强度的必须元素;过低强度不够;过高引起铁素体基体变脆,韧性下降。Si有微弱的抑制晶粒长大的作用。因此Si含量控制在0.17-0.37%。
Mn:为珠光体形成元素,可降低相变温度,对强度和韧性均有良好作用;但Mn含量过高则容易生成贝氏体,降低材料组织及硬度均匀性。同时Mn含量较高时,有较明显的回火脆性现象,有促进晶粒长大作用。因此Mn含量控制在0.70-1.10%。
Cr:降低珠光体转变温度的合金元素;本发明中Cr、Mn同时加入,可有效降低珠光体片层间距,提高钢材强度和韧性;但Cr含量过高则容易生成贝氏体,降低钢材组织及硬度均匀性。因此Cr含量控制在0.90-1.40%。
Al:Al可与钢中N结合形成细小弥散的AlN,钉扎晶界,细化晶粒。因此Al含量控制在0.30-0.60%。
S:元素控制过高会降低钢的洁净度,恶化钢的性能。因此S含量控制≤0.020%。
P:增加钢的脆性,降低冲击性能;将P元素含量控制在不超过0.020%,可以防止降低钢的综合性能。
Nb:与钢中的C、N、S结合,改变钢的显微结构。Nb对钢的强化作用主要是的是细晶强化和弥散强化,Nb能和钢中的碳氮生成稳定的碳化物和碳氮化物。而且还可以使碳化物分散并形成具有细晶化的钢。因此Nb含量控制0.10-0.18%。
Mo:能控制可淬性,降低钢对回火脆性的敏感性,防止钢在高温回火后出现 回火脆性。Mo是强碳化物形成元素与碳的亲合力大, 形成难溶于奥氏体的合金碳化物, 显著减慢奥氏体形成速度。因此Mo含量控制0.20-0.30%。
N:最经济有效的合金化元素,可以通过与Al结合形成AlN加强沉淀强化及细化晶粒效果;但是N含量过高容易生成较多的AlN增大连铸坯裂纹敏感性,同时增加钢中TiN夹杂的含量及尺寸,损害钢材韧性。因此N含量控制在0.0110-0.0180%。
本发明提供的细晶粒齿轮用钢的生产方法包括冶炼、连铸、加热、轧制和热处理工序。
本发明方法所述连铸工序,铸坯电搅220/2.2~260/2.2A/Hz,末搅150/8~180/8A/Hz,中包过热度15~25℃,比水量0.20~0.25L/Kg,拉速0.55~0.65m/s。
本发明方法所述加热工序,铸坯加热段温度1180~1220℃,保温2.5~3.5h。
本发明方法所述轧制工序,开轧温度1150~1200℃,终轧温度950~1050℃;收集温度650~750℃,钢材缓冷36~48小时。
本发明方法所述热处理工艺,采用淬火工艺:淬火温度为980℃~1050℃,保温时间为6-10h,淬火介质为淬火油。
本发明的发明原理及有益效果在于:本发明提供的齿轮用钢在冶炼时添加适量的Al、N、Nb,Al可与钢中N结合形成细小弥散的AlN,钉扎晶界,细化晶粒,Nb与钢中的C、N结合,改变钢的显微结构,然后通过氮微合金化保证齿轮渗碳处理后晶粒达8~10级,并且在高温渗碳后变大缓慢,而细小均匀的奥氏体晶粒对减少齿轮热处理后的变形、提高渗碳钢的脆断抗力具有重要意义。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1-8:本发明提供的细晶粒齿轮用钢的生产方法包括冶炼、连铸、加热、轧制和热处理工序;各工序工艺如下所述。
(1)冶炼工序:连铸中铸坯的化学成分组成及质量百分含量见表1。
表1 实施例1-8齿轮用钢的化学成分组成及质量百分含量(%)
(2)述连铸工序:铸坯电搅220/2.2~260/2.2A/Hz,末搅150/8~180/8A/Hz,中包过热度15~25℃,比水量0.20~0.25L/Kg,拉速0.55~0.65m/s。各实施例所述加热工序的工艺参数见表2。
表2 连铸工序的工艺参数
(3)加热工序:铸坯的加热段温度1180~1220℃,保温2.5~3.5h。各实施例所述加热工序的工艺参数见表3。
表3 加热工序的工艺参数
(4)轧制工序:开轧温度1150~1200℃,终轧温度950~1050℃;收集温度650~750℃,钢材缓冷36~48小时。各实施例所述轧制工序的工艺参数见表4。
表4 轧制工序的工艺参数
(4)热处理工序,采用淬火工艺:淬火温度为980℃~1050℃,淬火介质为淬火油;热处理后即可得到所述的齿轮用钢。各实施例所述热处理工序的工艺参数见表5。
表5 所得齿轮用钢产品的热处理工艺
(6)本齿轮用钢产品标准参考ASTM E112进行晶粒度检测。各实施例所得齿轮用钢的晶粒度见表6。
表6 所得齿轮用钢产品的晶粒度
从表6可知,本发明方法显著保证了齿轮用钢产品的晶粒度达8~10级。
Claims (6)
1. 一种细晶粒齿轮用钢,其特征在于,所述齿轮用钢的化学成分组成及其质量百分含量为:C 0.17~0.25%、Si 0.17~0.37%、Mn 0.70~1.10%、Cr 0.9~1.40%、Mo 0.20~0.30%、、Al 0.030~0.060%、Nb 0.10~0.18%、P≤0.020%、S≤0.020%、N 0.0110~0.0180%,余量为Fe和不可避免的杂质。
2.一种如权利要求1所述细晶粒齿轮用钢的生产方法,其特征在于:所述生产方法包括冶炼、连铸、加热、轧制和热处理工序。
3.根据权利要求2所述的细晶粒齿轮用钢的生产方法,其特征在于:所述连铸工序,铸坯电搅220/2.2~260/2.2A/Hz,末搅150/8~180/8A/Hz,中包过热度15~25℃,比水量0.20~0.25L/Kg,拉速0.55~0.65m/s。
4.根据权利要求2所述的细晶粒齿轮用钢的生产方法,其特征在于:所述加热工序,铸坯加热温度1180~1220℃,保温2.5~3.5h。
5.根据权利要求2所述的细晶粒齿轮用钢的生产方法,其特征在于:所述轧制工序,开轧温度1150~1200℃,终轧温度950~1050℃;收集温度650~750℃,钢材缓冷36~48小时。
6.根据权利要求2、3或4所述的细晶粒齿轮用钢的生产方法,其特征在于:所述热处理工序,采用淬火工艺:淬火温度为980℃~1050℃,保温时间为6-10h,淬火介质为淬火油。
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06172867A (ja) * | 1992-12-02 | 1994-06-21 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 衝撃疲労寿命に優れた歯車の製造方法 |
JP2004183065A (ja) * | 2002-12-04 | 2004-07-02 | Nippon Steel Corp | 高強度高周波焼き入れ用鋼材及びその製造方法 |
JP2005200667A (ja) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Kobe Steel Ltd | 高温浸炭用鋼およびその製造方法 |
CN102605260A (zh) * | 2012-02-24 | 2012-07-25 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种低变形齿轮钢及其制造方法 |
CN104946991A (zh) * | 2015-05-14 | 2015-09-30 | 机械科学研究院浙江分院有限公司 | 一种高温快速渗碳汽车用齿轮钢 |
JP2015175023A (ja) * | 2014-03-14 | 2015-10-05 | 新日鐵住金株式会社 | 高周波焼入れ歯車及び歯車の高周波焼入れ方法 |
CN105264104A (zh) * | 2013-06-05 | 2016-01-20 | 大同特殊钢株式会社 | 渗碳部件及其制造方法 |
CN109321712A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-02-12 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种高淬透性渗碳齿轮用20CrNiB钢 |
CN113234998A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-08-10 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种Nb-Ti微合金化耐高温渗碳齿轮钢及其制造方法 |
-
2022
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06172867A (ja) * | 1992-12-02 | 1994-06-21 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 衝撃疲労寿命に優れた歯車の製造方法 |
JP2004183065A (ja) * | 2002-12-04 | 2004-07-02 | Nippon Steel Corp | 高強度高周波焼き入れ用鋼材及びその製造方法 |
JP2005200667A (ja) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Kobe Steel Ltd | 高温浸炭用鋼およびその製造方法 |
CN102605260A (zh) * | 2012-02-24 | 2012-07-25 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种低变形齿轮钢及其制造方法 |
CN105264104A (zh) * | 2013-06-05 | 2016-01-20 | 大同特殊钢株式会社 | 渗碳部件及其制造方法 |
JP2015175023A (ja) * | 2014-03-14 | 2015-10-05 | 新日鐵住金株式会社 | 高周波焼入れ歯車及び歯車の高周波焼入れ方法 |
CN104946991A (zh) * | 2015-05-14 | 2015-09-30 | 机械科学研究院浙江分院有限公司 | 一种高温快速渗碳汽车用齿轮钢 |
CN109321712A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-02-12 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种高淬透性渗碳齿轮用20CrNiB钢 |
CN113234998A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-08-10 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种Nb-Ti微合金化耐高温渗碳齿轮钢及其制造方法 |
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