一种Nb、Ti复合微合金化高温真空渗碳重载齿轮用钢.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CN108866439A(43)申请公布日2018.11.23(21)申请号201810775502.XC22C38/50(2006.01)(22)申请日2018.07.16C23C8/22(2006.01)(71)申请人东北大学地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路三巷11号(72)发明人王昭东安小雪田勇王昊杰王斌(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人陈玲玉梅洪玉(51)Int.Cl.C22C38/02(2006.01)C22C38/04(2006.01)C22C38/44(2006.01)C22C38/48(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种Nb、Ti复合微合金化高温真空渗碳重载齿轮用钢(57)摘要本发明涉及一种Nb、Ti复合微合金化高温真空渗碳重载齿轮用钢，其成分质量百分比为：C：0.15-0.23％，Si：0.10-0.40％，Mn：0.45-0.90％，Cr：1.50-1.80％，Ni：1.40-1.70％，Mo：0.15-0.55％，Nb：0.02-0.08％，Ti：0.015-0.08％，P：≤0.020％，S：≤0.020％，其余为Fe和不可避免杂质。本发明采用复合微合金化方式，通过添加Nb、Ti微合金元素并控制其含量，利用其析出相钉扎晶界来抑制高温真空渗碳过程中奥氏体晶粒的粗化长大，实现重载齿轮钢渗碳温度的提高，有效缩短齿轮渗碳热处理工艺时间，大幅度降低能源消耗，节约齿轮生产成本。CN108866439ACN108866439A权利要求书1/1页1.一种Nb、Ti复合微合金化高温真空渗碳重载齿轮用钢，其特征在于，成分质量百分比为：C：0.15-0.23％，Si：0.10-0.40％，Mn：0.45-0.90％，Cr：1.50-1.80％，Ni：1.40-1.70％，Mo：0.15-0.55％，Nb：0.02-0.08％，Ti：0.015-0.08％，P：≤0.020％，S：≤0.020％，其余为Fe和不可避免杂质。2.根据权利要求1所述的Nb、Ti复合微合金化高温真空渗碳重载齿轮用钢，其特征在于，所述成分质量百分比中：Nb：0.036-0.05％；Ti：0.026-0.05％。3.权利要求1或2所述Nb、Ti复合微合金化高温真空渗碳重载齿轮用钢的应用，其特征在于，该重载齿轮用钢在1000～1100℃进行高温真空渗碳，渗碳时间为0.5～4h，钢材的晶粒度保持在7.0～8.0级。2CN108866439A说明书1/5页一种Nb、Ti复合微合金化高温真空渗碳重载齿轮用钢技术领域[0001]本发明属于合金渗碳钢技术领域，特别涉及一种Nb、Ti复合微合金化高温真空渗碳重载齿轮用钢。背景技术[0002]齿轮产品是工程机械工业的关键基础件，随着汽车、高铁和风电等产业的发展，高速、重载已成为重点发展方向。借鉴工业发达国家的经验，重载齿轮钢的发展趋势是由较少含量的Cr、Ni、Mo合金钢取代高Cr、Ni合金钢。由于重载齿轮对强度、耐磨性、疲劳强度、冲击韧性等机械性能指标的要求均高于普通齿轮，因此经常需要进行深层渗碳处理。但是，我国传统气体渗碳温度一般为930℃，需要在高温下长时间保温，对于一些经常需要深层渗碳处理、或使用要求较高的重载齿轮，渗碳热处理工艺时间有时甚至长达几十个小时。[0003]高温真空渗碳技术可以大幅度降低热处理过程所用的时间，实际应用表明，渗碳温度每提高50℃可以减少约一半的工艺时间，生产效率明显提高，节能效果极为显著，因此高温真空渗碳逐渐替代传统气体渗碳已成为必然发展趋势。但是，普通齿轮钢在经过930℃以上的高温真空渗碳后，极易得到粗大的晶粒和混晶组织，严重影响齿轮的使用性能。所以，开发适用于高温真空渗碳的重载齿轮钢具有十分重要的现实意义和实用价值。[0004]微合金化和二次淬火可以使齿轮钢在高温真空渗碳后具有细小的晶粒尺寸，但二次淬火增加了工序和成本，因此，国内外学者通常向齿轮钢中添加Nb、Ti、B、V、Al等微合金元素，来克服高温真空渗碳时晶粒粗化问题，这是由于微合金元素细小弥散的碳氮化物析出相在高温真空渗碳时能够起到钉扎晶界的作用。[0005]目前，高温渗碳齿轮钢大多添加Al元素，以A1N细化晶粒，但是Al2O3夹杂物的存在容易导致疲劳裂纹的萌生，降低齿轮的疲劳性能；而且AlN高温稳定性差，950℃以上容易发生溶解，失去钉扎晶界的作用。传统Cr-Mn-Ti系列齿轮钢利用Ti元素来提高奥氏体晶粒粗化温度，但是其作用有限且在冶炼过程中容易形成大的块状TiN夹杂，严重影响齿轮的疲劳性能。而添加Nb元素可以实现齿轮钢在高温真空渗碳后仍保持细小的晶粒，但是单独添加Nb元素作用有限，同时添