[发明专利]齿轮钢20CrMoSH及提高其淬透性稳定性的工艺

说明书

本发明公开了一种齿轮钢20CrMoSH及提高其淬透性稳定性的工艺，其包括转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、加热和轧制工序，所述钢化学成分的重量百分含量为：C 0.19％～0.21％、Si 0.20％～0.26％、Mn 0.64％～0.70％、Cr 1.00％～1.06％、Mo 0.15％～0.21％、S 0.015‑0.025％、P≤0.018％、Als 0.015％～0.025％、Ni≤0.03％、Cu≤0.03％、O≤0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质。采用本方法生产的规格为Φ28mm～Φ50mm的齿轮钢20CrMoSH淬透性J1.5=40‑45HRC、J5=37‑42HRC、J9=28‑33HRC，同一炉钢淬透性最大离散值不大于3HRC，高稳定性的淬透性可以显著减小齿轮热处理变形，从而提高齿轮啮合精度。本方法成本低、生产效率高，产品具有淬透性稳定、齿轮热处理变形小、加工制成的齿轮啮合精度高、使用寿命长的特点。

技术领域

本发明涉及齿轮钢及其生产工艺，尤其涉及一种齿轮钢20CrMoSH及提高其淬透性稳定性的生产工艺。

背景技术

随着汽车工业的快速发展，车辆齿轮市场需求日益增加，齿轮传动正逐渐向结构更简单更轻量化的高转速、低噪音、高效率、高精度、长寿命转型升级。CrMo系齿轮钢淬透性稳定，加工制造的齿轮可承受巨大的交变载荷和冲击载荷，具有良好的强韧性、耐磨性，还具备变形小、精度高、噪音低等特点，因此，CrMo系齿轮钢因其具有优良的综合性能，在重载齿轮领域得到了广泛应用。

20CrMoSH是目前国内CrMo系齿轮钢中的主导产品，重载齿轮用钢20CrMoSH要求淬透性稳定（带宽不大于6HRC，同一炉钢离散度不大于4HRC），还要求具备钢质纯净（氧含量不大于15ppm）、晶粒细小均匀(奥氏体晶粒度大于6级)、带状组织轻（不大于3.0级）、易切削（采用加硫工艺）等特点。淬透性的高低以及淬透性数值的稳定性是评价齿轮钢质量的核心指标。淬透性带宽越窄，同一炉淬透性离散度越小，则淬透性越稳定，越有利于减轻齿轮热处理变形，提高齿轮啮合精度以及齿轮使用寿命。

CN 101289731A发明公开了一种CrMnTi系窄淬透性带齿轮钢及其制造方法，其化学成分的重量百分含量为：C 0.13％～0.23％、Si 0.17％～0.30％、Mn 0.80％～1.25％、Ti 0.04％～0.10％、Cr 0.90％～1.35％、Cu≤0.20％、S≤0.050％、P≤0.030％、Mo≤0.05％、Ni≤0.25％、[O]≤0.0020％、[H]≤0.00025％，余量为Fe和不可避免的杂质；制备方法包括冶炼、连铸、轧制工艺步骤。该发明申请通过采取窄成分的钢种设计及电炉炉料结构优化、电炉终点控制、细晶及带状组织控制等合理的工艺措施，有效地实现了压窄淬透性等目标；但该发明化学成分C、Si、Mn、Ti、Cr设计范围较宽，不利于窄淬透性控制；对于影响偏析的P元素控制偏高，容易造成成分偏析，造成淬透性波动；Cr元素设计偏高，成本较高；影响淬透性的残余元素Ni、Cu控制较高，会造成淬透性波动；淬透性只保证J9、J15两个位置。

CN 102400052A发明公开了一种窄淬透性齿轮钢，其化学成分的重量百分含量为：C 0.18％～0.22％、Si 0.20％～0.30％、Mn 0.90％～1.15％、P≤0.030％、S≤0.050％、Cr1.00％～1.35％、Ti 0.04％～0.08％、B 0.004％～0.005％、W 0.025％～0.038％、[O]≤0.00115％、[H]≤0.00015％、[N] 0.0035％～0.0045％，余量为Fe和不可避免的杂质；制备方法包括转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸工序，产品具备较好的耐磨性和耐高温性，又具备较高的淬透性和较窄的末端淬透性。淬透性检验J9、J15两个位置。该发明化学成分C、Si、Mn、Ti、Cr设计范围较宽，不利于窄淬透性控制；对于影响偏析的P元素控制偏高，容易造成成分偏析，造成淬透性波动；同时Cr元素设计偏高，而且添加B、W元素，成本较高；淬透性只保证J9、J15两个位置。

发明内容