一种Nb、Ti复合微合金化高温渗碳齿轮钢.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103361559A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103361559103361559A(43)申请公布日2013.10.23(21)申请号201310301638.4(22)申请日2013.07.18(71)申请人首钢总公司地址100041北京市石景山区石景山路68号(72)发明人崔京玉柳洋波陈京生佟倩丁宁马跃王立峰(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.C22C38/28(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图3页附图3页(54)发明名称一种Nb、Ti复合微合金化高温渗碳齿轮钢(57)摘要一种Nb、Ti复合微合金化高温渗碳齿轮钢，属于合金钢技术领域。该齿轮钢以质量百分比计其化学成分为：C：0.17-0.22%，Si：0.20-0.35%，Mn：0.9-1.10%，Cr：1.05-1.30%，Ti：0.02-0.06%，Nb：0.02-0.06%，Al：0.015-0.035%，P：≤0.025%，S：0.020%-0.035%，其余为Fe及不可避免杂质。优点在于：通过控制Nb、Ti微合金元素含量，提高现行齿轮的渗碳温度；缩短齿轮的渗碳时间，降低齿轮生产成本。CN103361559ACN103659ACN103361559A权利要求书1/1页1.一种Nb、Ti复合微合金化高温渗碳齿轮钢，其特征在于，以质量百分比计其化学成分为：C：0.17-0.22%，Si：0.20-0.35%，Mn：0.9-1.10%，Cr：1.05-1.30%，Ti：0.02-0.06%，Nb：0.02-0.06%，Al：0.015-0.035%，P：≤0.025%，S：0.020%-0.035%，其余为Fe及不可避免杂质。2CN103361559A说明书1/4页一种Nb、Ti复合微合金化高温渗碳齿轮钢技术领域[0001]本发明属于合金钢技术领域，特别涉及一种Nb、Ti复合微合金化高温渗碳齿轮钢。背景技术[0002]目前国内常用的齿轮渗碳温度一般不高于930℃。国外已经开始采用高于930℃的高温渗碳工艺生产齿轮，德国等国家已经能制造额定温度为1250℃的渗碳炉实现齿轮高温渗碳工艺，国内一些汽车厂家也在此方面进行了有意义的尝试。[0003]在提高渗碳温度后齿轮钢的奥氏体晶粒将出现混晶和晶粒粗大现象，从而影响齿轮的强度和精度，使齿轮因热处理变形无法使用而报废。这也是目前国内齿轮渗碳温度不高于930℃的主要原因。[0004]当渗碳层深度一定时，渗碳温度越高渗碳时间也就越短。据估算，在930℃齿轮表面渗碳达到1mm渗碳层深度时需6h，而在1050℃渗碳时只需要约2h。因此出于环保和节能的需要，采用高温渗碳将成为渗碳技术的未来发展方向。[0005]传统的CrMnTiH齿轮钢，通过添加Ti来提高奥氏体晶粒粗化温度。但是由于在细化晶粒的同时容易形成TiN夹杂物，对齿轮的接触疲劳寿命影响较大，因此合适的加入量很关键，中国专利CN101275204A建议将Ti控制在以质量百分比计0.01%-0.038%，此后化学成分皆为质量百分数。[0006]中国专利CN102560255A公开了一种高温真空渗碳齿轮用钢。通过添加0.033%-0.055%的Al，并将控制Al/N控制在0.60-1.80范围内，该齿轮钢在1000℃真空渗碳4小时后晶粒保持在7.0-8.0级。但是钢水冶炼时，因Al2O3去除不净易造成连铸中间包水口堵塞，致使浇注困难，同时钢中存在过多的Al2O3夹杂物降低了齿轮的各项疲劳性能。文献表明，温度在970-1050℃时，仅添加Al、N不能防止奥氏体晶粒的粗化（马莉等，特殊钢，2008，29（4）：28-30）。[0007]日本专利JP2000-160288通过Nb、Al微合金化，使齿轮的渗碳温度提高到1050℃。但是由于钢中含有较高的Al和N，因此存在和中国专利CN102560255A同样的问题。[0008]中国专利CN101319294A、CN101603151A和CN101096742A分别研究了Nb、Ti、Al等元素在现行的渗碳温度（930℃）下对齿轮钢晶粒细化的作用，对淬火变形的影响以及对其疲劳性能等的影响，对于Nb、Ti微合金元素在更高温渗碳时的作用未提及。[0009]综上所述，国内外还没有公开能在1000℃以上进行渗碳并适合采用转炉流程生产的齿轮钢。因此应该采用新型齿轮钢，钢中同时添加Nb、Ti微合金元素，将齿轮渗碳温度提高到1000℃及以上，发明内容[0010]本发明的目的在于提供一种Nb、Ti复合微合金化高温渗碳齿轮钢。解决传统齿轮钢制作齿轮时渗碳温度低、渗碳时间长的问题。3CN103361