一种通过加热工艺消除齿轮钢中带状组织的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113642210A(43)申请公布日2021.11.12(21)申请号202110808498.4G06F119/08(2020.01)(22)申请日2021.07.16G06F111/10(2020.01)(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人陈银莉赵宜娜余伟苏岚张凯张小康王晓硕韦贺孙蓟泉(74)专利代理机构北京市广友专利事务所有限责任公司11237代理人张仲波(51)Int.Cl.G06F30/23(2020.01)G06F30/17(2020.01)C21D6/00(2006.01)C21D11/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图5页(54)发明名称一种通过加热工艺消除齿轮钢中带状组织的方法(57)摘要本发明的实施例公开一种通过加热工艺消除齿轮钢中带状组织的方法，属于棒材轧钢的技术领域。所述方法采用精准加热的方法，使齿轮钢中带状组织消失，组织为均匀分布的铁素体+珠光体组织。具体来讲，需要先得到齿轮钢铸坯的偏析带宽度，然后对其奥氏体晶粒尺寸进行预测和计算，判断能使热轧后产生均匀分布的铁素体、珠光体组织所需要的奥氏体晶粒尺寸与铸坯枝晶合金元素偏析宽度的数量关系，制定抑制带状组织产生的加热工艺参数；通过ANSYS模拟计算齿轮钢铸坯在加热炉中的温度变化。本发明通过结合加热工艺和铸坯温度场来精准选择加热炉的加热工艺，最终达到消除齿轮钢中带状组织的目的。CN113642210ACN113642210A权利要求书1/1页1.一种通过加热工艺消除齿轮钢中带状组织的方法，其特征在于，所述方法是首先通过EPMA分析齿轮钢铸坯中合金元素分布，并测量其枝晶偏析带宽度；然后针对经过不同加热温度和加热时间的热轧棒材，利用奥氏体晶粒长大模型和再结晶模型对其奥氏体晶粒尺寸进行预测和计算；之后利用金相显微镜观察经过不同加热温度和加热时间处理的热轧齿轮钢的组织类型及分布，并获得使热轧后产生均匀分布铁素体+珠光体组织所需要的奥氏体晶粒尺寸与铸坯枝晶合金元素偏析宽度；再之后研究并确定该奥氏体晶粒尺寸与铸坯枝晶合金元素偏析宽度之间的数量关系，从而制定抑制热轧后齿轮钢中带状组织产生的加热工艺步骤和工艺参数；最后通过ANSYS模拟计算齿轮钢铸坯在加热炉中的温度变化，调整加热炉加热制度，获得消除热轧后齿轮钢中带状组织的加热工艺。2.根据权利要求1所述的通过加热工艺消除齿轮钢铸坯中带状组织的方法，其特征在于，所述方法具体步骤如下：步骤一：针对齿轮钢铸坯的枝晶偏析，需要先通过所述齿轮钢铸坯以获得其中的合金元素分布，并测量其枝晶偏析带宽度；步骤二：针对经过不同加热温度和加热时间的热轧齿轮钢，需要利用奥氏体晶粒长大模型和再结晶模型对其奥氏体晶粒尺寸进行预测和计算，并通过比较奥氏体晶粒尺寸与其枝晶偏析带宽度，获得奥氏体晶粒尺寸与其枝晶偏析带宽度的关系；步骤三：利用金相显微镜观察经过不同加热温度和加热时间处理的齿轮钢铸坯热轧后的组织类型及分布，判断能使热轧后产生均匀分布的铁素体、珠光体组织所需要的奥氏体晶粒尺寸与其枝晶偏析带宽度的数量关系，制定抑制带状组织产生的加热工艺；步骤四：通过ANSYS计算齿轮钢铸坯在加热炉中的温度场数据，读取齿轮钢铸坯的不同位置随加热温度和加热时间变化的温度数据，判断加热工艺是否达到消除带状组织所需的加热条件，从而科学调整加热炉加热工艺。3.根据权利要求1‑2任一所述的通过加热工艺消除齿轮钢铸坯中带状组织的方法，其特征在于，当奥氏体晶粒尺寸为合金元素偏析带宽度的0.12‑0.15倍，齿轮钢棒材带状组织级别为2‑3级。4.根据权利要求1‑2任一所述的通过加热工艺消除齿轮钢铸坯中带状组织的方法，其特征在于，当奥氏体晶粒尺寸为合金元素偏析带宽度的0.16‑0.26倍，齿轮钢棒材带状组织级别为0.5‑1级。5.根据权利要求1‑2任一所述的通过加热工艺消除齿轮钢铸坯中带状组织的方法，其特征在于，当奥氏体晶粒尺寸为合金元素偏析带宽度的0.3‑0.39倍，齿轮钢棒材带状组织级别为0级。2CN113642210A说明书1/6页一种通过加热工艺消除齿轮钢中带状组织的方法技术领域[0001]本发明属于棒材轧钢的技术领域，涉及一种通过加热工艺消除齿轮钢中带状组织的方法，是通过依据铸坯枝晶偏析宽度与奥氏体晶粒尺寸之间的关系、ANSYS计算的温度场数据获得的。背景技术[0002]齿轮钢主要用于汽车、工程机械及机械制造业的传动部件。在传动力和改变速度的运行过程中，相互啮合的齿面之间既有滚动又有滑动，同时齿根部还承受弯曲应力的作用，故而需要高质量的齿轮钢铸坯才能实现大规模工业加工。对此，高质量的齿轮钢需要良好的强韧性、耐磨性和高疲劳性，能很好地承受