[发明专利]一种Cr－Mn－Ti齿轮钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，属于合金钢类。涉及一种制造齿轮的新型Cr-Mn-Ti齿轮钢。

背景技术：

CrMnTi齿轮钢作为我国齿轮钢传统老产品，50年代由前苏联推荐使用，靠Ti元素细化晶粒，在冶金、齿轮加工和热处理等方面国内生产工艺成熟、稳定。CrMnTi齿轮钢极易形成钛的夹杂物，由于该钢的粘度较大，钢锭凝固时出现的TiN上浮困难，于是常以夹杂物的形式存在于钢中；粒子粗大的TiN会导致钢锭在锻轧过程中产生纵裂，在以后加工及使用时也易造成淬火裂纹，降低钢的疲劳寿命；同时钢中加入Ti后极易与C形成高熔点的TiC，而在钢淬火加热时，TiC非常稳定，不易熔解到奥氏体中，阻止奥氏体晶粒粗化。另一方面TiN和TiC数量愈多，固溶体中的碳量减少愈多，在引起钢的强度降低的同时，由于这些碳、氮化物颗粒可作为奥氏体分解时新相晶核，从而加速奥氏体的转变，增加钢的临界冷却速度，部分地抵消了元素Mn、Cr提高淬透性的作用，导致CrMnTi齿轮钢在一定奥氏体化温度下淬透性降低。之所以在CrMnTi钢中用Ti合金化，主要是为了渗碳时奥氏体晶粒不易长大，以保持材料的韧性，同时也避免钢的脆性转变温度升高。因此，在满足对淬透性的标准要求时，保证CrMnTi齿轮钢在渗碳温度下晶粒不长大的最低含钛量是一个值得研究的问题。

CN1046353公开了齿轮钢热处理工艺方法，属于金属材料热处理工艺技术领域。该发明改变了齿轮钢，主要是20CrMnTi钢的碳氮共渗温度和时间。

CN1554791公开了一种提高齿轮钢的淬透性与热加工性能的方法，其特征是在电炉冶炼过程中，控制钢水中的P含量，电炉出钢时，钢水中的P≤0.017％，在钢包精炼炉精炼过程中加入磷铁合金调整钢水中P的含量，使成品钢中P的含量在0.018-0.026％，在钢包精炼炉精炼的齿轮钢成品钢中，合金元素的含量为齿轮钢标准的中下限。提高齿轮钢的淬透性与热加工性能的方法有效地提高了齿轮钢的淬透性，离开淬火端9mm处的HRC可提高1-10；有效地提高了齿轮钢的热加工性能，把齿轮钢在锻造、热处理、热加工过程中的开裂比例减少20-40％。

目前，GB/T5216-200420CrMnTiH的化学成分(质量分数)/％标准：

  牌号  C  Si  Mn  Cr  S P  Ti  20CrMnTiH  0.17～  0.23  0.17～  0.37  0.8～  1.15  1.0～  1.35  ≤0.035 ≤0.035  0.04～  0.10

注：残余元素S、P、Ni、Cu含量按GB/T5216-2004标准中优质合金结构钢要求。

目前国内20CrMnTiH主要存在的问题是：