[发明专利]一种细晶粒齿轮钢及制备方法

说明书

本发明提供了一种细晶粒齿轮钢及制备方法，属于钢铁冶金制造技术领域，在制备过程中，通过控制加热炉温度保证了Nb析出相完全溶解，避免粗大析出相的形成，有利于在齿轮钢渗碳过程中控制晶粒长大；对于轧制全过程中的温度也进行了控制，有利于保持奥氏体晶粒细小；在粗轧和中轧之后，采用大压下量异步叠轧方式对钢坯进行轧制，能够使得析出相变得更加均匀、细小，还通过控制轧后缓慢冷却速率来保证质点有足够的时间完全析出，从而更加有效地钉轧晶界，细化晶粒；在轧制过程中，每次的下压量都保持一定，能够保证钢坯均匀变形。利用本发明的制备方法制得的齿轮钢晶粒细小且均匀，性能更好，应用广泛。

技术领域

本发明属于钢铁冶金制造技术领域，尤其涉及一种细晶粒齿轮钢及制备方法。

背景技术

齿轮钢是汽车、铁路、船舶、工程机械中使用特殊合金钢中要求较高的关键材料之一，是保证安全的核心部件的制造材料，近年来，齿轮钢正朝着高性能、长寿命、高效易加工、节能环保等方向发展。目前国内常用的齿轮钢渗碳工艺温度在930℃左右，提高渗碳温度可以缩短渗碳时间，提高生产效率，但是渗碳温度的提高也会导致齿轮钢在热处理后出现较大的奥氏体晶粒，会降低齿轮钢的疲劳性能，影响使用寿命。目前的制造工艺中，通常采用添加Nb微合金化的方式来提高渗碳温度，当钢种的Nb含量确定后，某一温度下的析出相体积分数也是确定的，析出相体积分数越大，析出相尺寸越小，越有利于钉轧晶界，从而细化晶粒。现有的工艺方法中，仅仅是通过控制Nb含量来细化晶粒，没有意识到轧制工艺对析出相尺寸的影响。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种细晶粒齿轮钢及制备方法，通过控制钢坯加热温度、轧制温度以保证析出相完全溶解，在钢坯精轧过程中，采用大压下量异步叠轧方法，使得析出相变得更加均匀、细小，能够有效地细化齿轮钢晶粒。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种细晶粒齿轮钢的制备方法，包括如下步骤：

第一步：将齿轮钢钢坯送入加热炉内分段加热并保温；

第二步：将加热后的钢坯经高压水除磷后依次进行粗轧、中轧；

第三步：对轧制后的钢坯进行大压下量异步叠轧：将两块钢坯对齐、叠放，并用铆钉铆紧，轧制1道次，将轧制复合后的钢坯沿垂直轧制方向切成大小相等的两块，再次叠放，重复上述过程三次；

第四步：将经过大压下量异步叠轧的钢坯送入冷床缓慢冷却。

进一步地，所述分段加热温度分别为：预热段≤800℃，加热段：1000～1210℃，均热段：1190～1240℃；加热时间为3.5～4小时。

进一步地，所述保温时间为3小时。

进一步地，所述第二步和第三步中轧制全过程的温度范围为：980～1100℃。

进一步地，所述大压下量异步叠轧过程中，轧机上下辊异速比为1.0～1.4，压下量为30～50％。

进一步地，所述缓慢冷却过程中，冷床入口温度≥500℃，冷却速率≤8℃/min。

进一步地，所述齿轮钢化学成分质量百分比为：C：0.18～0.19％、Si：0.23～0.25％、Mn：0.80～0.90％、P≤0.03％、S：0.023～0.03％、Cr：0.50～1.10％、Ni≤0.55％、Mo≤0.20％、Al：0.02～0.06％、Nb：0.02～0.03％、Ti：0.02～0.04％，余量为Fe。

利用上述制备方法制得的细晶粒齿轮钢，所述齿轮钢晶粒组织均匀、细小。

本发明具有如下有益效果：