[发明专利]20CrMnMo钢及其加工方法

说明书

本发明提供了一种20CrMnMo钢，其化学成分重量百分比为：碳0.17～0.23％，硅0.17～0.37％，锰0.09～1.2％，磷≤0.03％，硫0.01～0.035％，铬1.1～1.4％，钼0.2～0.4％，镍≤0.3％，铌0.02～0.03％，铜≤0.25％，铝0.02～0.05％，钙≤0.002％，钛≤0.01％，钒≤0.05％，余量为铁和不可避免的其他杂质元素。此外，本发明还提供了上述20CrMnMo钢的加工方法。

技术领域

本发明涉及一种齿轮用钢，尤其涉及一种齿根弯曲疲劳强度达到400MPa的20CrMnMo钢及其加工方法。

背景技术

20CrMnMo钢是国内齿轮制造行业广泛应用的渗碳淬火齿轮用钢。但，如果冶炼水平和熔炼成分控制不够精细或者原材料供货质量在国家标准之上有较大的波动，就会使得最终产品的齿根弯曲疲劳强度数值不足，无法满足制造高质量齿轮的要求，从而影响到整个齿轮箱的服役寿命。

因此，如何能制造出品质合格(例如齿根弯曲疲劳强度达到400MPa)的齿轮用钢一直是业界期望实现的目标。

发明内容

本发明提出了一种齿根弯曲疲劳强度达到400MPa的20CrMnMo钢及其加工方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种齿根弯曲疲劳强度达到400MPa的20CrMnMo钢，其化学成分重量百分比为：碳0.17～0.23％，硅0.17～0.37％，锰0.09～1.2％，磷≤0.03％，硫0.01～0.035％，铬1.1～1.4％，钼0.2～0.4％，镍≤0.3％，铌0.02～0.03％，铜≤0.25％，铝0.02～0.05％，钙≤0.002％，钛≤0.01％，钒≤0.05％，余量为铁和不可避免的其他杂质元素。

根据一个实施例，在上述的齿根弯曲疲劳强度达到400MPa的20CrMnMo钢中，其化学成分还包含：氢≤4ppm％，氧≤20ppm％，以重量百分比计。

根据本发明的另一方面，提供了一种齿根弯曲疲劳强度达到400MPa的20CrMnMo钢的加工方法，包括如下步骤：

1)按权利要求1或2所述的成分冶炼，铸造，以及轧制或锻造成实心棒材；

2)淬火，其中淬火温度控制在840℃至860℃之间；

3)回火，其中回火温度控制在190℃至210℃之间，且在达到所述回火温度后保温至少2小时。

根据一个实施例，在上述的加工方法中，在所述步骤1)的轧制过程中，用模铸钢锭或连铸坯制造的轧材的轧制锻造比大于或等于5.0。

根据一个实施例，在上述的加工方法中，在所述步骤1)的锻造过程中，用连铸坯制造的锻件和环锻件的锻造比大于或等于4.0。

根据一个实施例，在上述的加工方法中，在所述步骤1)的锻造过程中，用模铸钢锭制造的锻件和环锻件的锻造比大于或等于3.0。

根据一个实施例，在上述的加工方法中，所述淬火是油淬。

在本发明的成分中：

碳，在钢中以碳化物形式存在，和合金元素结合发挥析出强化和细化晶粒的作用。碳高，屈强比高；碳低，强度不足。本发明碳的范围为0.17～0.23％。

硅，是为了对钢进行脱氧而添加的元素，本发明硅的范围为0.17～0.37％。

锰，是重要的强韧化元素，起固溶强化的作用，提高钢的强度和韧性，但是Mn含量过多会使淬透性增大，从而导致可焊性和焊接热影响区韧性恶化，所以规定Mn的范围为0.09～1.2％。

铬，是非常有效的强化元素，并且能够提高钢的抗氧化性和耐蚀性。本发明中铬含量控制在1.1～1.4％。