本发明专利技术公开一种汽车变速器渗碳淬火齿轴用热轧棒材制造新工艺，解决6档变速器用钢QS 4321 S0(20CrNiMoS6-4H)的纯净度、晶粒度、淬透性及带状偏析问题。本发明专利技术采用如下技术方案：通过原始配料和优化冶炼工艺，保证钢液纯净度；通过控制化学成分和锭型优化、浇注工艺的控制保证钢材淬透性合格；采用钢锭高温扩散工艺保证钢材带状合格；通过采用控制轧制及控制冷却保证钢材晶粒度；工艺路线：电炉炼钢→LF +VD炉外精炼→模铸锭型为2.1t→850轧机初轧开坯→24架连轧机连轧成材→冷却/热处理→矫直→探伤→修磨。本发明专利技术的有益处在于：保证钢材氧含量在20×10-6以下,满足钢材渗碳晶粒度5级～8级要求,保证钢材的淬透性合格,满足带状组织要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料制造领域，涉及一种汽车6档变速器用关键零件渗碳淬火齿 轴用钢的制造方法，主要用于〇30mm~Φ 100mm渗碳齿轴类零件钢QS 4321 S0 (2〇CrNiMoS6_4H)的生产。
技术介绍
随着我国汽车工业的高速发展，对汽车用钢的纯净度、淬透性带宽、带状等质量水 平也提出了更高的要求。而决定汽车变速器质量及稳定性的关键在于齿轴类零件用钢的质 量，因此要求渗碳齿轴类零件钢QS 4321 S0(20CrNiM〇S6-4H)的质量指标很高，低气体含 量:氢含量不大于2 X 10-6，氧含量不大于20 X 10-6;高纯净度:钒含量不大于0.02%，钛含量 不大于0.02%，砷含量不大于0.05%，铌含量不大于0.02%，硼含量不大于0.0008%，钙含量 不大于0.0020%，夹杂物:Β细不大于1.5级、Β粗不大于1.0级;冶金质量的均匀一致性:低倍： 中心疏松不大于2.0级、一般疏松不大于2.0级、锭型偏析不大于2.0级，渗碳晶粒度5级~8 级，带状在2.5级以下 ；窄淬透性(冊〇:邗1皿:43~48、几111111:40~47、115111111 :35~44。目前，国 内、外使用Cr-Ni-Mo系齿轮钢都存在成分和组织偏析问题，致使零件热处理后变形大，零件 之间啮合不良，噪音增加的同时，也严重影响零件的使用寿命;未见国内、外文献有相关研 究的报道。
技术实现思路
专利技术公开一种汽车变速器渗碳淬火齿轴用热乳棒材制造新工艺，解决6档变速器 用钢QS 4321 SO (20CrNiM〇S6-4H)的的纯净度、晶粒度、淬透性及带状偏析问题。 为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:通过原始配料和优化冶炼工艺，保证 钢液纯净度;通过控制化学成分和锭型优化、浇注工艺的控制保证钢材淬透性合格;采用钢 锭高温扩散工艺保证钢材带状合格;通过采用控制乳制及控制冷却保证钢材晶粒度在5~8 级。 1.工艺路线：炼钢（电炉)-炉外精炼(LF -VD)-模铸(锭型为2. It)-初乳开 190方坯(850乳机)-连乳成材(24架连乳机)-冷却/热处理-矫直-探伤-修磨。 2.具体工艺制度： ⑴化学成分 汽车变速器齿轴钢QS 4321 SO (20CrNiM〇S6-4H)化学成分应符合表1规定； 表1 20CrNiMoS6-4H化学成分表1 (续） ⑵炼钢工艺 ① 电炉工艺 总装炉量65t~68t，配料选用优质废钢、生铁，优质生铁配入量大于40%;电炉出钢加渣 料采用优质白灰（氧化钙不小于90%，生烧率不大于10%)700kg~900 kg，出钢前3min~ 5min降低用氧强度，增加喷碳粉用量，每炉约200kg~300kg;出钢不允许下氧化渣；出钢过 程按1. Okg/t加铝；出钢温度不低于1630°C，出钢磷不大于0.010% ; ② LF炉精炼工艺 全程采用碳粉和铝粒混合物扩散脱氧，首批脱氧剂全部用铝粒，加入量30kg~60kg(根 据渣况可适当调整加入量）。渣白取样，取完样1后，采用铝粒和碳粉混合物脱氧保持白渣； 依样1全铝结果(考虑炉中），按0.08%喂铝，根据渣况可适当调整喂铝量，白渣保持时间不小 于30min;全程中等强度氩气搅拌，加入合金料时大氩气搅拌；出钢温度：1670°C~1690°C; ③ VD工艺 VD入罐前进行扒渣处理控制渣层厚度在40mm~80mm，考虑炉中按0.06 %喂入错线（可 根据炉中进行适当调整喂入量）；VD真空度不大于lOOPa，保持时间lOmin~20min，必须保持 真空下大流量氩气搅拌;开盖后取样，根据成品样调硫、调铝，喂后软吹时间不小于15min; VD出钢温度1580°C~1600°C; ④ 浇注工艺 浇注2.11锭型，锭模温度:30°C~80°C，低于此温度进行预热处理;浇注过程中采用氩 气保护浇注;当钢液上升至帽口线2/3处时，加入发热剂。 ⑶乳制工艺 ① 初乳开坯工艺 钢锭在加热炉中以表温1250°C±10°C保温8h~10h，然后将表温降温至1230°C，锭温为 1210°C ± 10°C保温1 h出炉.乳制成190方坯;乳后钢坯入坑缓冷55h; ② 连乳加热工艺 钢坯采用步进式加热炉进行加热(加热炉分预热段-加热I段-加热Π 段-均热段，计 4段），从进炉到出炉时间要求大于120min，从加热I段(升温段)到出炉总时间大于75min，第 一炉钢坯到达炉门（即在均热段)需要保温30min~40min后出炉乳制，钢坯在均热段加热温 度 1150°C±30°C。 ⑷热处理工艺 钢材以热乳或退火状态交付，退火工艺为670°C±10°C保温9h~12h，出炉空冷;热乳态 交货材乳后堆冷。 (5)探伤 钢材100%按照GB/T 4162进行超声波探伤检测，A级合格(按Φ 2mm平底孔标准）。 3.理化性能检验 ⑴带状组织 从钢棒表面到1/2半径处取样，试样经950°C ± 10°C加热保温快冷，经600°C ± 10°C等温 lh空冷后，100X下按照附录评级，应无明显带状，带状组织不得差于图4(Abb.4); ⑵非金属夹杂物合格级别应符合表2规定； 丟2韭仝Μ本杂物会槐怨則(3)晶粒度米用渗碳法，5级~8级合格； ⑷钢材淬透性应符合表3规定； 表3钢材淬透性要求(5) 热乳不退火交货硬度(HBW)不大于269;热乳退火交货硬度(HBW) 不大于255; (6) 低倍组织检验结果应符合表4规定； 表4低倍组织合格级别⑵成品氢含量不大于2 X 10'氧含量不大于20 X ΚΓ6。 本专利技术的创新点在于： ⑴炼钢工艺： 为提高QS 4321 SO (20CrNiMoS6-4H)钢水纯净度，控制炼钢工艺的以下五个关键环 T ： ① 材料:采用优质废钢、优质生铁(磷不大于0.15%、硫不大于 0.10%)，同时保证每炉配入优质生铁不小于30t，炉出钢加渣料及精炼必须使用精白 灰，要求白灰满足一级以上质量要求氧化钙不小于90%，生烧率不大于10%); ② 严格控制电炉出钢量（电炉留钢量不小于5t)和回炉速度，保证不 下氧化渣，保证VD钢包自由空间不小于800mm; ③ LF白渣时间不小于30min，LF全程中等强度氩气搅拌，加入合金料时大氩气搅拌，以 保证夹杂物充分上浮； ④ VD入罐前调铝，VD开盖后对铝再进行调整，加铝后软吹不小于 15min，以保证后加入铝溶解在钢液中形成的夹杂物能够有效上浮，软吹以钢液不漏液 面为准，防止进气； ⑤ 浇注阶段，浇注时采用氩气保护浇注，防止钢液二次氧化及气体进 入钢液中； ⑵保证淬透性工艺 ①通过软件计算及参考相似钢种，制定出合理的冶炼控制成分;根据生产规格选择浇 注2. It锭型，以减少锭型偏析； (3)控制晶粒度工艺 ① 控制铝含量在〇. 025%~0.04%，以保证晶粒度； ② 乳制采用控乳控冷工艺，要求钢材终乳温度不大于930°C; ⑷控制带状工艺 ① 钢锭在加热炉中以表温1250 ± 10°C保温8h~10h进行高温扩散； ② 钢坯从进炉到出炉时间要求大于120min，从加热I段(升温段）到出炉总时间大于 75min，第一炉钢坯到达炉门（即在均热段)需要保温30min~40min后出炉乳制。 本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种汽车变速器渗碳淬火齿轴用热轧棒材制造新工艺，其特征在于：所述新工艺包括炼钢工艺、轧制工艺、热处理工艺，所述炼钢工艺包括电炉工艺、LF炉精炼工艺、VD工艺、浇注工艺；所述轧制工艺包括初轧开坯工艺、连轧成材工艺；所述电炉工艺：总装炉量65t～68t，配料选用优质废钢、生铁，配入量不小于40%；电炉出钢加渣料采用优质白灰，氧化钙不小于90％，生烧率不大于10%，700kg～900 kg，出钢前3min～5min降低用氧强度，增加喷碳粉用量，每炉约200kg～300kg；出钢不允许下氧化渣；出钢过程按1.0kg/t加铝; 出钢温度不低于1630℃，出钢磷不大于0.010％；所述LF炉精炼工艺：全程采用碳粉和铝粒混合物扩散脱氧，首批脱氧剂全部用铝粒，加入量30kg～60kg，根据渣况可适当调整加入量；渣白取样，取完样1后，采用铝粒和碳粉混合物脱氧保持白渣；依样1全铝结果，按0.08%喂铝，根据渣况可适当调整喂铝量，白渣保持时间不小于30min；全程中等强度氩气搅拌，加入合金料时大氩气搅拌；出钢温度：1670℃～1690℃；所述VD工艺：VD入罐前进行扒渣处理控制渣层厚度在40mm～80mm，考虑炉中按0.06％喂入铝线，可根据炉中进行适当调整喂入量；VD真空度不大于100Pa,保持时间10min～20min，必须保持真空下大流量氩气搅拌；开盖后取样，根据成品样调硫、调铝，喂后软吹时间不小于15min；VD出钢温度1580℃～1600℃；所述浇注工艺：浇注不大于2.1t锭型，锭模温度：30℃～80℃，低于此温度进行预热处理；浇注过程中采用氩气保护浇注；当钢液上升至帽口线2/3 处时，加入发热剂；所述轧制工艺：初轧开坯工艺：钢锭在加热炉中以表温1250℃±10℃保温8h～10h，然后将表温降温至1230℃，锭温为1210℃±10℃保温1 h出炉.轧制成190方坯；轧后钢坯入坑缓冷55h；连轧加热工艺：钢坯采用步进式加热炉进行加热，加热炉分预热段→加热Ⅰ段→加热Ⅱ段→均热段，计4段，从进炉到出炉时间要求大于120min,从加热Ⅰ段即升温段，到出炉总时间大于75min，第一炉钢坯到达炉门即处于均热段需要保温30min～40min后出炉轧制，钢坯在均热段加热温度 1150℃±30℃；所述热处理工艺钢材以热轧或退火状态交付，退火工艺为670℃±10℃、保温9h～12h，出炉空冷；热轧态交货材轧后堆冷。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马群，冯桂萍，李涛，李刚，刘金鑫，王志才，郭晓俊，顾文涛，巴俊波，贾翰，丁克阵，康恬，魏文涛，
申请(专利权)人：抚顺特殊钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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