一种CrMnB系齿轮钢及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种CrMnB系齿轮钢及其制备方法与应用，所述CrMnB系齿轮钢的化学成分包括：C 0.14

A CrMnB gear steel and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种CrMnB系齿轮钢及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于特殊合金钢
，涉及一种齿轮钢，尤其涉及一种CrMnB系齿轮钢及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]齿轮钢作为汽车、铁路、船舶、工程机械等领域所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，且齿轮主要应用于发动机、变速箱等关键的动力传动部件。
[0003]由于近年来市场对汽车的运转噪声、振动与声振粗糙度、疲劳强度等要求逐渐严格，导致齿轮钢的性能指标也越来越高，其中晶粒度是衡量齿轮钢品质最为重要的技术指标之一，直接决定了齿轮在热处理后的变形量大小及变形方向的一致性，进而影响齿轮的运转噪音、疲劳强度等性能。
[0004]特别是齿轮在加工过程中需要进行长时间的渗碳处理，而渗碳过程中齿轮钢的晶粒大小随渗碳时间延长极易长大造成晶粒粗大和混晶，进而引起后续淬火后的变形量大、变形不规则及齿轮寿命急剧降低等问题。
[0005]CrMnB系齿轮钢为德系齿轮钢常见牌号，以17CrMnBH为例，其成分一般为：C 0.14
‑
0.20％，Si≤0.40％，Mn 1.00
‑
1.40％，P≤0.025％，S 0.010
‑
0.035％，Cr1.00
‑
1.30％，Ni≤0.30％，Cu≤0.30％，Ti≤0.005％与B 0.0010
‑
0.0030％，余量为Fe及不可避免的杂质。在生产过程中，一般会添加少量的Al和残余N，形成的AlN、BN相对较少，一般只可保证6h或6h以下渗碳处理不混晶，不粗晶，而无法保证更长时间的渗碳处理。
[0006]由此可见，如何提供一种CrMnB系齿轮钢及其制备方法，实现超长时间渗碳处理而不发生晶粒粗大和混晶现象，减小齿轮在淬火后的变形量，避免变形不规则，从而延长齿轮的使用寿命，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种CrMnB系齿轮钢及其制备方法与应用，所述CrMnB系齿轮钢实现了超长时间渗碳处理而不发生晶粒粗大和混晶现象，减小了齿轮在淬火后的变形量，避免了变形不规则，从而延长了齿轮的使用寿命。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种CrMnB系齿轮钢，以质量百分含量计，所述CrMnB系齿轮钢的化学成分包括：C 0.14
‑
0.20％，Si≤0.40％，Mn 1.00
‑
1.40％，P≤0.025％，S 0.010
‑
0.035％，Cr 1.00
‑
1.30％，Ni≤0.30％，Cu≤0.30％，Ti≤0.005％，Al 0.020
‑
0.050％，Mo≤0.12％，N 0.009
‑
0.014％，Nb 0.020
‑
0.040％，B0.0010
‑
0.0030％，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0010]本专利技术通过严格控制CrMnB系齿轮钢的化学成分，在常规CrMnB系齿轮钢的基础上调控Al、N、B与Nb在合理范围内，经过复合处理形成AlN、BN、与Nb(C、N)等化合物质点钉扎于
齿轮钢晶粒的晶界间，从而防止了齿轮钢在高温及长时间渗碳处理过程中发生晶粒粗大和混晶现象。
[0011]此外，考虑到有效B含量的降低而导致的淬透性降低，本专利技术适当提升Mo与Ni含量以提升淬透性，最终减小了齿轮在淬火后的变形量，避免了变形不规则，从而延长了齿轮的使用寿命。
[0012]本专利技术中，以质量百分含量计，所述CrMnB系齿轮钢的化学成分包括：C0.14
‑
0.20％，例如可以是0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％或0.20％，进一步优选为0.16
‑
0.18％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0013]本专利技术中，以质量百分含量计，所述CrMnB系齿轮钢的化学成分包括：Si≤0.40％，例如可以是0.05％、0.10％、0.15％、0.20％、0.25％、0.30％、0.35％或0.40％，进一步优选为Si≤0.25％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0014]本专利技术中，以质量百分含量计，所述CrMnB系齿轮钢的化学成分包括：Mn 1.00
‑
1.40％，例如可以是1.00％、1.05％、1.10％、1.15％、1.20％、1.25％、1.30％、1.35％或1.40％，进一步优选为1.25
‑
1.35％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0015]本专利技术中，以质量百分含量计，所述CrMnB系齿轮钢的化学成分包括：P≤0.025％，例如可以是0.005％、0.006％、0.008％、0.010％、0.012％、0.014％、0.015％、0.016％、0.018％、0.020％、0.022％、0.024％或0.025％，进一步优选为P≤0.020％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0016]本专利技术中，以质量百分含量计，所述CrMnB系齿轮钢的化学成分包括：S0.010
‑
0.035％，例如可以是0.010％、0.012％、0.014％、0.015％、0.016％、0.018％、0.020％、0.022％、0.024％、0.025％、0.026％、0.028％、0.030％、0.032％、0.034％或0.035％，进一步优选为S 0.015
‑
0.030％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]本专利技术中，以质量百分含量计，所述CrMnB系齿轮钢的化学成分包括：Cr1.00
‑
1.30％，例如可以是1.00％、1.05％、1.10％、1.15％、1.20％、1.25％或1.30％，进一步优选为Cr 1.20
‑
1.30％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]本专利技术中，以质量百分含量计，所述CrMnB系齿轮钢的化学成分包括：Ni≤0.30％，例如可以是0.05％、0.10％、0.15％、0.20％、0.25％或0.30％，进一步优选为Ni 0.18％
‑
0.22％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]本专利技术中，以质量百分含量计，所述CrMnB系齿轮钢的化学成分包括：Cu≤0.30％，例如可以是例如可以是0.05％、0.10％、0.15％、0.20％、0.25％或0.30％，进一步优选为Cu≤0.20％，但并不仅限于所列举的数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CrMnB系齿轮钢，其特征在于，以质量百分含量计，所述CrMnB系齿轮钢的化学成分包括：C 0.14
‑
0.20％，Si≤0.40％，Mn 1.00
‑
1.40％，P≤0.025％，S 0.010
‑
0.035％，Cr 1.00
‑
1.30％，Ni≤0.30％，Cu≤0.30％，Ti≤0.005％，Al0.020
‑
0.050％，Mo≤0.12％，N 0.009
‑
0.014％，Nb 0.020
‑
0.040％，B 0.0010
‑
0.0030％，余量为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的CrMnB系齿轮钢，其特征在于，以质量百分含量计，所述CrMnB系齿轮钢的化学成分包括：C 0.16
‑
0.18％，Si≤0.25％，Mn1.25
‑
1.35％，P≤0.020％，S 0.015
‑
0.030％，Cr 1.20
‑
1.30％，Ni 0.18％
‑
0.22％，Cu≤0.20％，Ti≤0.004％，Al 0.030
‑
0.040％，Mo 0.06％
‑
0.10％，N 0.010
‑
0.012％，Nb 0.025
‑
0.035％，B 0.0020
‑
0.0030％，余量为Fe及不可避免的杂质。3.根据权利要求1或2所述的CrMnB系齿轮钢，其特征在于，Al与N的质量百分含量之比Al/N为3.15
‑
3.20；优选地，B与N的质量百分含量之比B/N为0.20
‑
0.24；优选地，Nb与N的质量百分含量之比Nb/N为2.3
‑
3.0。4.一种如权利要求1
‑
3任一项所述CrMnB系齿轮钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括依次进行的转炉炼钢、钢包精炼、真空精炼、方坯连铸和棒材轧制，得到CrMnB系齿轮钢。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述转炉炼钢包括向铁水中加入第一合金；优选地，所述第一合金包括铝锭、锰铁合金、铬铁合金、钼铁合金、镍铁合金或增碳剂中的任意一种或至少两种的组合。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述钢包精炼包括向钢水中加入造渣料和第二合金；优选地，所述造渣料包括石灰、铝粒或碳化硅中的任意一种或至少两种的组合；优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪原，张大伟，刘增平，郑新伟，崔红军，张俊，刘春宇，
申请(专利权)人：承德建龙特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：