[发明专利]一种Nb、B微合金化齿轮钢及其制备方法、热处理方法、渗碳处理方法和渗碳齿轮钢

权利要求书

1.一种Nb、B微合金化齿轮钢，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.15~0.19%，Si：0.15~0.30%，Mn：0.60~0.90%，Cr：1.60~1.80%，Mo：0.20~0.35%，Nb：0.025~0.040%，Ni：1.50~1.70%，Al：0.020~0.040%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，B: 0.0005~0.0020%；T.O：≤10ppm，[H]：≤1.0ppm，[N]：80-120ppm，Al/[N]：2.5~5.0，其余为Fe和不可避免的杂质元素，其中，Km=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15+10Nb+100[1+1.5（0.9-C）]×B，且Km：0.97~1.37；

所述Nb、B微合金化齿轮钢的金相组织为铁素体+珠光体，晶粒度等级为9.0级以上；

所述Nb、B微合金化齿轮钢经渗碳处理后渗碳层的金相组织为针状马氏体，心部的金相组织为板条马氏体；

所述的Nb、B微合金化齿轮钢的制备方法包括以下步骤：电弧炉冶炼-LF精炼-RH真空处理-连铸-热轧-缓冷；

所述热轧工艺中，连铸坯经过1230~1280℃加热保温≥5h后进行圆钢轧制，开轧温度1120~1180℃，终轧温度930~980℃；

所述缓冷工艺中，轧后经过冷床冷却至600~650℃入坑缓冷，缓冷时间≥45h。

2.如权利要求1所述的Nb、B微合金化齿轮钢，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.17~0.19%，Si：0.25~0.28%，Mn：0.70~0.75%，Cr：1.65~1.70%，Mo：0.25~0.30%，Nb：0.030~0.035%，Ni：1.60~1.65%，Al：0.030~0.035%，P：≤0.010%，S：≤0.0010%，B: 0.0010~0.0015%；T.O：≤10ppm，[H]：≤1.0ppm，[N]：90-100ppm，Al/[N]：3.0~3.5，其余为Fe和不可避免的杂质元素，且Km：1.00~1.05。

3.如权利要求1或2所述的Nb、B微合金化齿轮钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：电弧炉冶炼-LF精炼-RH真空处理-连铸-热轧-缓冷；电弧炉冶炼时，铌铁合金在电炉出钢前加入，B在LF炉精炼前期加入。

4.如权利要求1或2所述的Nb、B微合金化齿轮钢的热处理方法，其特征在于，经热轧缓冷之后的齿轮钢经 830±20℃淬火+180±30℃回火进行热处理。

5.如权利要求4所述的Nb、B微合金化齿轮钢的热处理方法，其特征在于，经热处理之后的Nb、B微合金化齿轮钢的抗拉强度≥1450MPa，屈服强度≥1340MPa，延伸率≥14%，断面收缩率≥50%，冲击功KV2≥95J。

6.如权利要求1或2所述的Nb、B微合金化齿轮钢的渗碳处理方法，其特征在于，用930±20℃两次渗碳两次扩散的工艺进行渗碳，渗碳后，试样冷却到室温，然后加热到880±20℃，进行油淬，最后在180±30℃回火。

7.一种高接触疲劳性能的Nb、B微合金化渗碳齿轮钢，其特征在于，将利要求1或2所述的Nb、B微合金化齿轮钢经权利要求3所述的制备方法进行制备后再经权利要求6所述的渗碳处理方法处理后得到。

8.如权利要求7所述的高接触疲劳性能的Nb、B微合金化渗碳齿轮钢，其特征在于，所述高接触疲劳性能的Nb、B微合金化渗碳齿轮钢的渗碳层的金相组织为针状马氏体，心部的金相组织为板条马氏体；渗碳层晶粒度≥10.0级，晶粒尺寸≤11.2μm；心部晶粒度≥8.5级，晶粒尺寸≤18.5μm。

9.如权利要求7所述的高接触疲劳性能的Nb、B微合金化渗碳齿轮钢，其特征在于，所述高接触疲劳性能的Nb、B微合金化渗碳齿轮钢在压应力为4.0GPa条件下，额定疲劳寿命L₁₀≥5×10⁷，中值疲劳寿命L₅₀≥8.2×10⁷。