[发明专利]一种NbTi复合微合金化易切削齿轮钢

说明书

技术领域：

本发明涉及一种NbTi复合微合金化易切削齿轮钢，特别涉及对渗碳淬火变 形要求较严的用于后桥齿轮的易切削Mn-Cr-Ti-Nb-S齿轮钢，属于合金钢领域。

背景技术：

随着汽车发动机功率的提高，要求传动系统能够承受更高的载荷，同时， 为提高功率密度(单位体积的输出功)，要求传动系统体积减小，因而对齿轮的 承载能力提出了更高的要求，传统的20CrMnTi钢已经满足不了要求，为提高齿 轮的承载能力，齿轮材料往往采用合金元素含量较高的重载齿轮钢，如22CrMoH、 20CrNiMoH齿轮钢，然而，这些重载齿轮钢都存在价格高，加工性能差，渗碳淬 火变形大的缺点，结果往往导致齿轮后续加工难度大，尺寸精度难以保证。影 响齿轮渗碳淬火变形的因素很多，其中以淬透性和晶粒度影响较大，研究表明， 降低淬透性和增加晶粒度级别都可以使齿轮渗碳淬火变形降低。不过，重载齿 轮钢必须有一定的淬透性，才能保证大截面齿轮能够淬透。因此，对渗碳淬火 变形要求严格的重载齿轮钢有必要采用细化晶粒的方法。

重载齿轮钢的晶粒细化主要依靠微合金化设计实现。通常采用的方法是 控制Al和[N]的含量，或添加Ti和B等微合金化元素，这些方法冶炼工艺控制 难度大、晶粒细化效果不稳定。日本专利JP2000-160288通过添加0.03-0.06 ％的Nb进行微合金化，使齿轮钢的渗碳温度提高到1050℃。最近国内也有研究 表明，Nb微合金化在控制齿轮钢晶粒度方面具有显著的作用(杨林等，汽车工 艺与材料，2004，(7)：5-6)。但是，Nb微合金化齿轮钢在控制渗碳淬火变形 等方面的研究至今未见报道。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种NbTi复合微合金化易切削齿轮钢，用于后桥齿 轮的新型Mn-Cr-Ti-Nb-S齿轮钢，其金相组织由铁素体加珠光体构成，硬度为 HB163~195，解决了齿轮由于钛夹杂多而引起的接触疲劳寿命的问题、又达到细 化晶粒的效果，提高齿轮的疲劳性能的目的，而且又解决了加工难问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种NbTi复合微合金化易切削齿轮钢， 其特征在于：Mn-Cr-Ti-Nb-S齿轮钢按重量百分比包括以下化学成分为C： 0.20～0.25％，Si：0.15～0.35％，Mn：1.00～1.30％，P0.00～0.035％，S：0.01～0.035％， Cr：1.10～1.40％，Ti：0.02～0.05％，Nb：0.02～0.04％，[O]0.00～0.0020％，其 余为平衡量的Fe。

本发明的积极效果是新型齿轮钢降低了Ti含量，控制S含量，增加了Nb 微合金元素。Ti量从原来的0.04～0.10％控制为0.02～0.05％，增加的Nb为 0.02～0.04％S控制在0.0 1～0.035％范围内，这样不仅解决了齿轮由于钛夹杂多 而引起的接触疲劳寿命的问题、又达到细化晶粒的效果，提高齿轮的疲劳性能 的目的，而且又解决了加工难问题。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明做进一步的描述：

实施例1：

齿轮钢按重量百分比包括以下化学成分C：0.25％，Si：0.29％，Mn：1.14％，P0.017 ％，S：0.015％，Cr：1.19％，Ti：0.053％，Nb：0.032％，[O]：0.0010，Fe余量；用150kg 真空感应炉冶炼。

实施例2：

齿轮钢按重量百分比包括以下化学成分C：0.23％，Si：0.30％，Mn：1.05％，P0.012 ％，S：0.017％，Cr：1.15％，Ti：0.045％，Nb：0.030％，[O]：0.0012，Fe余量；用150kg 真空感应炉冶炼。

实施例3：

齿轮钢按重量百分比包括以下化学成分C：0.21％，Si：0.32％，Mn：1.10％，P0.008 ％，S：0.018％，Cr：1.20％，Ti：0.036％，Nb：0.033％，O：0.0014，Fe余量；用150kg 真空感应炉冶炼。

实施例4：