[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

说明书

本发明公开了一种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，采用Nb、B微合金化，得到具有铁素体+珠光体组织的Nb、B微合金化齿轮钢；其采用了电弧炉冶炼‑LF精炼‑RH真空处理‑连铸‑热轧‑缓冷的工艺进行生产；将热轧缓冷之后的齿轮钢热处理后得到了抗拉强度≥1450MPa、屈服强度≥1340MPa、延伸率≥14％、断面收缩率≥50％、冲击功KV2≥95J的Nb、B微合金化齿轮钢；将热轧缓冷之后的齿轮钢渗碳处理得到了高接触疲劳性能的Nb、B微合金化渗碳齿轮钢，其在压应力为4.0GPa条件下，其额定疲劳寿命L₁₀≥5×10⁷，中值疲劳寿命L₅₀≥8.2×10⁷。

技术领域

本发明属于齿轮钢技术领域，涉及一种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，具体涉及一种Nb、B微合金化齿轮钢及其制备方法、热处理方法、渗碳处理方法和一种高接触疲劳性能的Nb、B微合金化渗碳齿轮钢。

背景技术

齿轮钢是特钢领域中用量较大，要求较高的关键材料，广泛应用于机械、交通、能源等领域。齿轮钢的性能要求不仅影响设备的寿命等技术经济指标，同时影响着使用安全性等要求。齿轮工作环境复杂、恶劣，主要失效形式为啮合面磨损，接触疲劳引起的麻坑剥落、齿根弯曲疲劳而产生裂纹或折断等。通常要求其材料具有良好的强韧性以及耐磨性，故可以通过材料的接触疲劳来反映材料的性能。

中国专利CN 101319294 A公开了一种细晶渗碳齿轮钢及其制造方法，该发明特别涉及一种细晶粒渗碳齿轮用钢及其制造方法。该钢的化学成分(重量％)为：C 0.15～0.25％，Si≤0.35％，Mn 0.60～0.90％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cr 0.80～1.20％，Mo0.15～0.35％，Nb 0.02～0.08％，B 0.0005～0.0035％，Al 0.02～0.06％，Ti 0.01～0.04％，[N]≤0.015％，[O]≤0.0015％，其余为Fe及不可避免的杂质。同时要求Ti≥2[N]，B≥([N]－Ti/3.4)/1.4+0.001。并采用终轧温度低于900℃的轧制生产工艺。本发明钢与现有渗碳齿轮钢20CrMoH相比，渗碳淬火后晶粒度大于10级，弯曲疲劳强度(σ-1)提高15％以上，接触疲劳寿命(L10)提高30％以上。但其额定接触疲劳也仅为2.0×10⁷左右，随着高铁、风电等产业对高性能齿轮钢性能要求的逐渐提高，它已不能适应当今对高接触疲劳性能材料的需求，因此需开发出性能更优的渗碳齿轮钢。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种Nb、B微合金化齿轮钢，通过对齿轮钢的化学成分及含量进行控制，得到具有铁素体+珠光体组织且性能优良的齿轮钢。

本发明的目的之二在于提供一种Nb、B微合金化齿轮钢的制备方法，通过控制各生产工艺参数得到具有铁素体+珠光体组织且性能优良的齿轮钢齿轮钢。

本发明的目的之三在于提供一种Nb、B微合金化齿轮钢的热处理方法，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。

本发明的目的之四在于提供一种Nb、B微合金化齿轮钢的渗碳处理方法，该处理方法可以使齿轮钢获得良好的疲劳性能。

本发明的目的之五在于提供一种高接触疲劳性能的Nb、B微合金化渗碳齿轮钢，其是通过将本发明提供的Nb、B微合金化齿轮钢经本发明提供的制备方法制备之后再经渗碳处理方法处理后得到，其具有较高的接触疲劳性能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：