[发明专利]高晶粒度等级齿轮钢20CrMnTiH及其生产工艺

说明书

本发明公开了一种高晶粒度等级齿轮钢20CrMnTiH的生产工艺，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 0.17％～0.21％、Si 0.17％～0.30％、Mn 0.80％～1.20％、Cr 1.00％～1.25％、Ti 0.04％～0.07％、S≤0.035％、P≤0.020％、Als 0.010％～0.035％、Ni≤0.10％、Cu≤0.05％、Mo≤0.01％、O≤0.002％、N 0.003％～0.008％，余量为Fe和不可避免的杂质。采用本方法生产的规格为Φ20mm～Φ90mm的齿轮钢20CrMnTiH奥氏体晶粒度不小于6级，奥氏体晶粒度极差不大于2级，细小均匀的奥氏体晶粒可以显著提高齿轮的强韧性，增强齿轮的抗脆断能力。本方法成本低、生产效率高，产品具有奥氏体晶粒细小均匀、淬透性稳定、加工制成的齿轮强韧性好、使用寿命长的特点。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，尤其是一种高晶粒度等级齿轮钢20CrMnTiH及其生产工艺。

背景技术

齿轮产品是机械工业的关键基础件，绝大部分机械成套设备的主要传动部件都是齿轮传动。我国齿轮行业以市场为导向，按照市场规律形成了车辆齿轮与工业齿轮两大体系。随着汽车工业的发展，车辆齿轮市场需求日益增加。齿轮是汽车的重要零部件之一,起着传递动力和运动的作用。齿轮在服役条件下不但要承受巨大的交变载荷,还要承受巨大的冲击载荷，因此要求齿轮不仅具有良好的强韧性、耐磨性，还要具备变形小、精度高、噪音低等特点，这就对齿轮用钢提出了很高的要求。

20CrMnTiH目前仍是国内齿轮钢中的主导产品，汽车用齿轮钢20CrMnTiH大都要求具备钢质纯净（氧含量不大于20ppm）、晶粒细小均匀(奥氏体晶粒度大于5级)、带状组织轻（不大于3.0级）、淬透性带宽窄（带宽不大于6HRC）、易切削（采用加硫工艺）等特点。其中奥氏体晶粒度是衡量齿轮钢产品质量的一项关键指标，细小均匀的奥氏体晶粒对齿轮的强度、韧性均有特殊贡献，特别是对提高齿轮的断裂韧性，增强齿轮的脆断抗力具有重要意义。GB/T 5216-2014《保证淬透性结构钢》充分考虑奥氏体晶粒对齿轮产品性能的影响，规定20CrMnTiH奥氏体晶粒度不小于5级。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种奥氏体晶粒细小均匀的高晶粒度等级齿轮钢20CrMnTiH；本发明还提供了一种高晶粒度等级齿轮钢20CrMnTiH的生产工艺。

为解决上述技术问题，本发明所述齿轮钢化学成分的重量百分含量为：C 0.17％～0.21％、Si 0.17％～0.30％、Mn 0.80％～1.20％、Cr 1.00％～1.25％、Ti 0.04％～0.07％、S≤0.035％、P≤0.020％、Als 0.010％～0.035％、Ni≤0.10％、Cu≤0.05％、Mo≤0.01％、O≤0.002％、N 0.003％～0.008％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明工艺包括转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、加热和轧制工序，所述齿轮钢化学成分的重量百分含量如上所述。

本发明工艺所述连铸工序：中包钢水温度控制在1530～1560℃，连铸拉速1.0～1.2m/min，二冷选用气雾弱冷冷却方式；铸坯下线避风堆冷不少于24小时。

本发明工艺所述加热工序：加热段温度控制在1050～1130℃，均热段温度控制在1080～1130℃，在炉总时间控制在120～200分钟。

本发明工艺所述轧制工序：开轧温度控制在980～1050℃，终轧温度控制在不大于930℃，轧后下线避风堆冷不低于24小时。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明20CrMnTiH的奥氏体晶粒细小均匀，奥氏体晶粒度不小于6级，具有淬透性好、热处理变形小的特点，具有良好的强韧性。