[发明专利]窄淬透性齿轮钢及其制造方法

说明书

本发明公开了一种窄淬透性齿轮钢及其制造方法，窄淬透性齿轮钢包括以下按质量百分比计的化学成分：C：0.20％～0.22％，Si：0.23％～0.27％，Mn：0.80％～0.85％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cr：0.50％～0.55％，Ni：0.47％～0.52％，Mo：0.22％～0.024％，Al：0.026％～0.036％，N：0.080％～0.0120％，O≤0.0020％，Cu≤0.10％，余量为Fe。根据本发明实施例的窄淬透性齿轮钢，钢中微量元素B含量小于3ppm，齿轮钢的晶粒度得到了有效的控制，齿轮钢淬透性的带宽小于4HRC，具有非金属夹杂物含量低，综合机械性能高的优点。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其是涉及一种窄淬透性齿轮钢及其制造方法。

背景技术

齿轮钢淬透性带宽对于热处理变形有重要影响。国外高品质齿轮钢淬透性带宽可以控制在4HRC以内，而国内先进水平能达到4～6HRC，与国外控制水平还存在一定差距。淬透性带宽的控制主要取决于化学成分的精确控制及成分的均匀性。

目前生产流程主要为：电炉+LF精炼+VD(RH)+模铸+轧制/锻造。利用淬透性预测模型，通过计算机辅助预报和成分精确控制，建立完整生产线和工艺手段进行控制，虽然在一定程度上可减少成分偏析，收窄淬透性带、提高综合机械性能、提高提高组织均匀性、提高纯净度。然而，现有技术中的处理方式比较复杂，多个过程难以控制，而且非金属夹杂物过多，难以对齿轮钢的晶粒度进行控制，齿轮钢淬透性带宽难以控制在4HRC以内。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种窄淬透性齿轮钢。能够解决现有技术中齿轮钢淬透性带宽过宽，机械强度差的问题。

本发明还提出了一种窄淬透性齿轮钢的制造方法，解决了现有技术中无法制造淬透性带宽小于4HRC的齿轮钢和如何减少非金属夹杂物的问题。

根据本发明第一方面实施例的窄淬透性齿轮钢，包括以下按质量百分比计的化学成分：C：0.20％～0.22％，Si：0.23％～0.27％，Mn：0.80％～0.85％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cr：0.50％～0.55％，Ni：0.47％～0.52％，Mo：0.22％～0.024％，Al：0.026％～0.036％，N：0.080％～0.0120％，O≤0.0020％，Cu≤0.10％，余量为Fe。

根据本发明实施例的窄淬透性齿轮钢，非金属夹杂物含量少，B含量小于3ppm，淬透性的带宽小于4HRC，具有良好的机械性能。

根据本发明第二方面实施例的的窄淬透性齿轮钢的制造方法，包括以下步骤：S1、将原料投入转炉内，控制冶炼终点的钢液温度达到第一预设温度，得到第一钢液；S2、在所述第一钢液的出钢过程中依次加入铝饼、增碳剂、铁合金、促净剂和石灰，并在惰性气体环境下出钢，以将所述第一钢液出钢至第一精炼炉中，得到顶渣；S3、在惰性气体环境下，向所述第一精炼炉中加入脱氧材料对所述顶渣进行脱氧处理，得到白渣，并控制出钢温度达到第二预设温度，得到第二钢液和终渣，将所述第二钢液和终渣出钢至第二精炼炉；S4、在所述第二精炼炉中，对所述第二钢液和终渣进行真空处理，底吹氩气，得到第一处理液；S5、在惰性气体环境下，向所述第一处理液加入微合金进行合金化处理，得到所述齿轮钢；其中，所述脱氧材料包括铝、电石和增碳剂，所述微合金为含氮合金。

根据本发明实施例的窄淬透性齿轮钢的制造方法，齿轮钢的原料通过转炉冶炼(BOF)、预脱氧成渣处理、第一精炼工序(LF)、第二精炼工序(VD)和微合金化处理等工序的处理，有效降低了钢中微量元素B、0的含量，有效控制了齿轮钢的晶粒度，实现了对钢中C、Cr和Mn等元素进行精准控制，保证了齿轮钢的整体具有良好的机械性能，使齿轮钢淬透性的带宽小于4HRC。

根据本发明第二方面实施例的的窄淬透性齿轮钢的制造方法，还可以具有如下附加的技术特征：