[发明专利]一种高纯净度齿轮用钢20CrMnAl的制造方法

权利要求书

1.一种高纯净度齿轮用钢20CrMnAl的制造方法，其特征在于：包括：

一、元素成分设计：所述齿轮用钢的化学成分按质量百分比设计为C：0.16～0.24％，Si：0.05～0.35％，Mn：0.70～1.20％，Cr：0.90～1.40％，Ti：≤0.0030％，P：≤0.015％，S：≤0.011％，Cu：≤0.20％，Ni：≤0.20％，Mo：≤0.10％，Al：0.020～0.100％,N：0.0050～0.0250％，Al/N:1.2～3.5,O：≤0.0012％，余量为Fe及不可避免的杂质；

二、制造方法设计：流程为初炼—精炼—真空脱气—连铸—连轧，主要工序如下：

(2.1)初炼：按照设计的元素成分准备合金原料和铁水，装入初炼炉中，通电并吹氧助熔，吹氧促进钢中的Ti元素氧化并上浮到钢水表面的炉渣中，初炼结束后钢中的Ti含量≤0.0030％，否则继续初炼直至达到该Ti含量水平，初炼终点碳含量控制在0.05～0.12％,防止钢水过氧化，终点磷含量控制在≤0.010％，采用挡渣出钢方式出钢，初炼出钢结束后立即进行扒渣处理，去除含TiO₂的钢渣；

(2.2)精炼：精炼全过程都要采用底吹氩的方式搅拌钢水，在钢水表面添加包含合成渣、石灰、萤石在内的渣料进行造渣，渣料覆盖钢水全表面，精炼过程要使用低钛的合金原料，精炼测温不得频繁，取样次数控制在3-5次，温度波动要控制在10℃以内，精炼结束后钢中的Ti含量≤0.0030％，整个精炼过程时间≥30min；

(2.3)真空脱气：钢水在高真空条件下进行脱气，脱气的高真空度≤133pa，在所述高真空度的维持时间≥10min；

(2.4)连铸：连铸全过程隔绝钢水和空气，钢液过热度≤40℃，拉速0.60-0.90m/min，连铸过程采用结晶器电磁搅拌、铸流末端电磁搅拌、轻压下，轻压下的压下量在≥5mm；

(2.5)轧制和冷却：采用控轧控冷工艺，轧前将连铸坯加热至完全奥氏体化，控制开轧温度≥980℃，终轧温度≥780℃，整个轧制区间在奥氏体金相区完成，单道次变形率控制在15-28％，提高组织均匀性；轧后采用高温下线，下线温度≥600℃，进入连续式辊底缓冷炉内进行缓冷，缓冷炉分为两段，第一段炉内温度区间为650-550℃，钢材的冷却速度控制为1.1-3.2℃/min；第二段炉内温度区间为550-450℃，钢材的冷却速度控制为3.2-5.5℃/min；缓冷结束后出炉空冷，由此将钢材的硬度控制在170HBW以下，同时最终的微观组织为均匀的铁素体与珠光体，其中铁素体占比为60-70％，其余则为珠光体组织。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：最终产品的纯净度高：微观结构中TiN夹杂物的尺寸≤5um，钢中氧含量≤12ppm。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：步骤(2.5)中，轧制前对连铸坯进行长时间高温扩散：高温扩散温度控制在1150℃～1280℃，高温扩散时间控制在≥3h。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：淬火后钢材的淬透性较稳定，齿轮淬火后变形量相对较小，按GB/T 225进行淬透性检测，端淬试样正火温度920±10℃，淬火温度880℃±5℃，距末端硬度可以达到表1中要求，

表1