[发明专利]高温渗碳齿轮钢及其制备方法

说明书

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体而言，涉及高温渗碳齿轮钢及其制备方法，高温渗碳齿轮钢的组分可以用于通过公式1距端淬面9mm处淬透性、和/或公式2预测距端淬面15mm处淬透性，公式1＝110.99×C+9.62×Si+13.88×Mn+10.24×Cu+6.35×Ni+13.49×Cr‑22.71；公式2＝105.03×C+10.12×Si+13.82×Mn+8.11×Cu+11.91×Ni+13.97×Cr‑27.58。本发明的高温渗碳齿轮钢能有效地抑制晶粒长大，使晶粒度得到有效地控制，提高淬透性控制的准确度和精度，确保齿轮钢具有良好的硬度和质量，有良好的抗疲劳强度、浇注性能，减少出现裂纹。

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体而言，涉及高温渗碳齿轮钢及其制备方法。

背景技术

高质量的齿轮不但要有良好的强韧性、耐磨性，能很好地承受冲击、弯曲和接触应力，而且还要求变形小、精度高和噪声低，为此就要求生产齿轮的齿轮钢淬透性带宽范围窄、洁净度高、成分均匀、晶粒细小均匀。

相关技术研究表明，齿轮钢的渗碳温度由920～930℃提高至950℃时，渗碳周期可降低30％左右，而当渗碳温度提高至1000℃时，渗碳周期可降低55％左右。尽管高温渗碳技术可提高生产效率、节约能源、降低生产本，但是将渗碳温度提高后容易出现晶粒异常长大或混晶现象，从而影响齿轮的精度和稳定性，对齿轮材料可靠性产生较大不良影响。

为了保证渗碳后齿轮的性能，一般要求齿轮钢渗碳热处理后，晶粒度在5级以上，且没有粗于3级的晶粒。相关技术中，为了使齿轮钢在高温渗碳后奥氏体晶粒不出现异常粗大，主要是通过添加Al、Nb、Ti合金的方式，以通过形成AlN、Nb(C、N)、及Ti(C、N)等质点钉扎晶界，从而抑制奥氏体晶粒长大。

相关技术中，虽然能够提供给齿轮钢成分的调整，达到控制奥氏体晶粒度的目的；但是，仍然难以同时确保齿轮钢具有良好的抗疲劳强度，难以确保良好的浇注性能，并且质量不佳、容易出现裂纹。

发明内容

本发明的目的在于提供高温渗碳齿轮钢及其制备方法，本发明的高温渗碳齿轮钢能够有效地抑制晶粒长大，以使高温渗碳晶粒度得到有效地控制，而且还能提高齿轮钢淬透性控制的准确度和精度，进而确保齿轮钢具有良好的硬度和质量，确保齿轮钢具有良好的抗疲劳强度、浇注性能，减少出现裂纹的问题。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种高温渗碳齿轮钢，高温渗碳齿轮钢的组分，按质量百分数计包括：

C：0.17～0.23％，Si≤0.40％，Mn：1.10～1.40％，P≤0.020％，S≤0.030％，Cu：≤0.20％，Cr：1.00～1.30％，Ni≤0.05％，V≤0.01％，Ti≤0.01％，Mo≤0.01％，B≤0.0005％，O≤0.0010％，Nb：0.0075～0.0095％，Al：0.020～0.040％，N：0.0080～0.0160％，余量为Fe以及杂质；其中，

高温渗碳齿轮钢的淬透性满足公式1、和/或公式2，

公式1：

J9＝110.99×C+9.62×Si+13.88×Mn+10.24×Cu+6.35×Ni+13.49×Cr-22.71；

公式2：

J15＝105.03×C+10.12×Si+13.82×Mn+8.11×Cu+11.91×Ni+13.97×Cr-27.58；

其中，公式1为距淬火端面9mm处洛氏硬度情况，公式2为距淬火端面15mm处洛氏硬度情况，公式1满足第一预设值，公式2满足第二预设值，第一预设值的取值范围为：25-45，第二预设值的取值范围为：19-39。

第二方面，本发明提供一种高温渗碳齿轮钢的制备方法，包括：