一种多元微合金化抗疲劳渗碳齿轮钢及其制造方法.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CN105543703A(43)申请公布日2016.05.04(21)申请号201511001558.2C22C38/06(2006.01)(2006.01)(22)申请日2015.12.28C22C38/14C22C33/04(2006.01)钢铁研究总院(71)申请人C21D8/06(2006.01)地址100081北京市海淀区学院南路76号(72)发明人王毛球时捷徐乐李晓源闫永明孙挺曹燕光(74)专利代理机构北京华谊知识产权代理有限公司11207代理人刘月娥(51)Int.Cl.C22C38/18(2006.01)C22C38/04(2006.01)C22C38/12(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称一种多元微合金化抗疲劳渗碳齿轮钢及其制造方法(57)摘要一种多元微合金化抗疲劳渗碳齿轮钢及其制造方法，属于碳齿轮钢技术领域。其化学成分重量％为：C0.15-0.25,Si≤0.35,Mn0.60-0.90,P≤0.015,S≤0.010,Cr0.80-1.20,Mo0.15-0.35,Nb0.02-0.08,B0.0005-0.0035,Al0.02-0.06,Ti0.01-0.04,[N]≤0.015,[O]≤0.0015，其余为Fe及不可避免的杂质。为保证淬透性不因晶粒细化而降低，同时要求Ti≥2[N]，B≥([N]-Ti/3.4)/1.4+0.001。通过采用多元微合金化处理和降低钢中的[O]等杂质含量，并采用终轧温度850-900℃的轧制工艺，使钢中析出细小弥散分布的第二相颗粒，阻止渗碳热处理时奥氏体晶粒的长大，从而获得细晶粒渗碳齿轮钢，晶粒度大于10级；提高疲劳性能。CN105543703ACN105543703A权利要求书1/1页1.一种多元微合金化抗疲劳渗碳齿轮钢，其特征在于，化学成分重量％为：C0.15-0.25,Si≤0.35,Mn0.60-0.90,P≤0.015,S≤0.010,Cr0.80-1.20,Mo0.15-0.35,Nb0.02-0.08,B0.0005-0.0035,Al0.02-0.06,Ti0.01-0.04,[N]≤0.015,[O]≤0.0015；余量为Fe及不可避免的杂质；同时要求Ti≥2[N]，B≥([N]-Ti/3.4)/1.4+0.001。2.一种权利要求1所述的多元微合金化抗疲劳渗碳齿轮钢的制造方法，采用转炉、电弧炉及感应炉冶炼，再经真空脱气处理，然后浇注成钢锭或连铸成坯，经开坯后轧制成棒材具体工艺步骤及控制的技术参数如下：(1)电炉、转炉及感应炉冶炼+精炼，控制洁净度P≤0.015％,S≤0.010％，碳、合金元素和微合金化元素控制在目标范围；(2)真空脱气处理，控制[N]≤0.0150％、[O]≤0.0015％；(3)浇铸钢锭或连铸成坯；(4)开坯后轧制成棒材，加热温度1200～1250℃，终轧温度850～900℃。2CN105543703A说明书1/5页一种多元微合金化抗疲劳渗碳齿轮钢及其制造方法技术领域[0001]本发明属于碳齿轮钢技术领域，特别是提供了一种多元微合金化抗疲劳渗碳齿轮钢及其制造方法。背景技术[0002]20CrMoH钢(相当于日本的SCM420H钢和美国的SAE4118H钢)是国内外最常用的渗碳齿轮钢之一，广泛用于制造汽车传动系统中的重要齿轮。随着汽车产量和用量的日益增加，对资源、环境和能源的压力也不断增大，因此迫切需要提高汽车的使用性能，包括减重和长寿命化等方面。汽车传动系统性能的提高对汽车的长寿命化和减重至关重要，因此提高汽车齿轮钢的疲劳性能具有重要的意义。细化晶粒是提高汽车齿轮钢疲劳性能的一种重要方法，美国Matlock等人的研究结果表明，细化晶粒对提高齿轮的抗疲劳破坏性能效果十分显著(MatlockDKetal.MaterialsResearch,2007,8:453)。不过，以20CrMoH钢为代表的渗碳齿轮钢，由于需要经930℃左右高温长时间渗碳处理，在渗碳过程中其奥氏体晶粒容易长大，很难控制在8级以下。[0003]通过微合金化方法可以细化钢的晶粒，不过细化效果与微合金化元素所形成的第二相析出物的大小、数量、分布及稳定性等密切相关。在齿轮钢中，通常采用控制Al的含量，形成AlN析出相来细化晶粒，但由于AlN析出相在渗碳温度下容易溶解到钢中，其细化效果有限。此外，有些齿轮钢通过添加微合金化元素Ti(如我国的20CrMnTi齿轮钢)或B(如德国的ZF6齿轮钢)，形成较难溶解的TiN和BN来细化晶粒，不过由于Ti易形成粗大的TiN颗粒和BN易导致晶粒尺寸不均匀，这些齿轮钢的生产工艺控制难度较大。[0004]最近，国内外纷纷开发通过Nb微合金化来细化