[发明专利]一种改善齿轮钢表面裂纹的工艺方法

说明书

本发明涉及钢合金材料加工技术领域，具体涉及一种改善齿轮钢表面裂纹的工艺方法，该方法包括钢坯精整：将钢坯进行角部修磨，控制修磨深度和修磨角度；进行加热轧制，控制装钢节奏每1.5分钟装一支钢、预热段升温速度≤4.5℃/分钟、一加热段温度范围500‑700℃；再进行表面探伤。本发明工艺方法制备的20MnCr5钢基本消除了表面裂纹的产生，黑皮材探伤合格率≥88％，扒皮材探伤合格率100％。

技术领域

本发明涉及钢合金材料加工技术领域，具体涉及一种改善齿轮钢表面裂纹的工艺方法。

背景技术

汽车齿轮是汽车的重要零部件之一，起着传递动力的作用。工作时受到周期性变载荷(扭转或弯曲力)及冲击载荷的作用，且零件与零件表面之间还有相对的摩擦，并有高的接触应力，因此对材料的质量要求很高。

为满足汽车齿轮特性，制造汽车齿轮采用的材料需要具有特定的淬透性及窄的淬透性带宽、高的纯净度、细的晶粒度、良好的切削性能，汽车齿轮钢20MnCr5的主要成分特征设计为：C：0.17％-0.23％，Si：0.15-0.40％，Mn：1.20％-1.40％，Cr：1.10％-1.30％，P≤0.020％，S：0.020％-0.035％，Al：0.020％-0.050％，N：0.0070％-0.0150％，O≤0.0015％，其余为Fe和不可避免的杂质。由于N含量高，增加钢坯皮下气泡的产生，Mn含量高，增加了轧制过程中钢坯在加热时的裂纹热敏感性，增加钢材表面裂纹发生的几率。

公开号：CN101864540A，名为“一种含微量Ti的20MnCr5棒材”的专利，介绍了为减少棒材表面裂纹现象，在钢中增加含Ti：0.010％-0.015％，减少了钢中氮化铝的量，进而减少铸坯在生产20MnCr5棒材时出现裂纹的现象。棒材的成分为：C：0.15-0.22％，Si≤0.40％，Mn：1.10％-1.30％，Cr：1.00％-1.30％，Ti：0.010％-0.015％，S≤0.035％，Al：0.015-0.050％。加入Ti后，虽然可减轻表面裂纹的产生，但当钢中N含量较高时，容易生产硬而脆的TiN夹杂，影响齿轮的疲劳寿命；而且要求Ti含量控制较窄，导致生产难度增加。

公开号：CN107630172A，名为“一种防止低碳含硼钢表面裂纹的方法”的专利，介绍了一种通过转炉冶炼、RH精炼、连铸工艺过程参数控制，防止低碳含硼钢表面裂纹的工艺。

公开号：CN108213366A，名为“一种连铸生产中的保护渣及其用途”的专利，介绍了一种通过改善保护渣性能降低表面裂纹的方法。

公开号：CN101899613A，名为“一种中碳含铌钢减少表面裂纹的方法”的专利，介绍了一种通过微合金低线、氮含量以及矫直温度的控制达到减少表面裂纹的方法。

公开号：CN106086595A，名为“一种有效避免船用锚链圆钢产生裂纹的方法”的专利，介绍了一种通过控制电炉冶炼、LF炉外精炼、方坯连铸和轧制工艺，解决船用锚链圆钢表面质量不好，裂纹出现比例高的技术难题。

公开号：CN104209318A，名为“一种避免大规格圆钢表面裂纹的孔型系统与粗轧工艺”的专利，介绍了一种轧钢粗轧过程中孔型系统设计及工艺解决圆钢表面的轧制裂纹。

目前现有专利防止表面裂纹的方法有添加Ti含量，但易形成TiN夹杂，降低疲劳寿命，其他工艺方法主要为控制连铸工艺、轧制工艺或相关物料、设备等来解决表面裂纹问题，对加热过程中造成裂纹的原理未说清楚，未提出针对性的解决方法。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种改善齿轮钢表面裂纹的工艺方法，通过控制合理的生产工艺，改善表面裂纹，提高成材率，降低生产成本并使材料具有良好的综合性能。

一种改善齿轮钢表面裂纹的工艺方法，加热轧制前包括钢坯精整的操作步骤，对钢坯的各个角部修磨为平滑过渡的弧形角部。