[发明专利]一种含硫铝镇静齿轮钢及其硫化物形貌控制方法

说明书

本发明提供了一种含硫铝镇静齿轮钢及其硫化物形貌控制方法，所述含硫铝镇静齿轮钢包括如下重量百分比的化学元素：C：0.15～0.25％，Si：0.05～0.40％，Mn：0.40～1.60％，Cr：0.80～2.00％，Ni：0～2.00％，Mo：0～0.60％，S：0.015～0.040％，Al：0.015～0.060％，Te：0.005～0.040％，[N]：0.008～0.015％，P≤0.015％，T.O≤0.0015％，Cu≤0.25％，余为Fe及不可避免的杂质。其生产工艺流程为：电弧炉或转炉初炼→LF精炼→RH或VD真空脱气→连铸。根据本发明所述的含硫铝镇静齿轮钢硫化物形貌控制方法得到的所述含硫铝镇静齿轮钢中硫化物长径比≤8、等效直径≤5μm；钢液的洁净度高，T.O≤0.0015％；钢材晶粒度≥7.0级；连铸蓄流率为0。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种含硫铝镇静齿轮钢及其硫化物形貌控制方法。

背景技术

向自动化、高速化和精密化发展的现代机械加工行业促进了易切削钢的发展，特别是快速发展的汽车工业带动了含硫含铝易切结构钢的发展，如汽车变速箱齿轮等零件广泛采用含硫含铝齿轮钢生产。随着我国汽车工业的飞速发展，齿轮钢的需求量日益增加，齿轮由于其使用环境恶劣，受力复杂，通常要求较高的接触疲劳性能和旋转弯曲疲劳性能，同时对其使用和加工性能提出了更高的要求，要求有良好的切削加工性。

因此，变速箱齿轮等零件广范采用高洁净度易切削结构钢制造，齿轮钢采用铝镇静脱氧工艺，钢中的全氧质量分数一般较低(小于20ppm甚至更低)，同时，残留于钢中的酸溶Al可起到细化晶粒，以保证其良好的强韧性和抗疲劳性能。同时，齿轮钢通过添加一定含量的硫(S＝0.02％～0.08％)来改善切削性能，使钢中生成大量的以硫化锰为主的硫化物，起到应力集中源的作用，使得钢材在切削加工过程中容易断屑；同时硫化物是塑性夹杂，能够起到润滑刀具、减小刀具磨损、延长刀具寿命的作用。然而，硫化物在轧制过程中容易沿轧制方向伸长成条纹状，并且分布不均匀，加剧钢材的各向异性，严重影响钢材的强韧性和抗疲劳性能。

国内外钢厂针对硫化物形态控制做了许多研究，其中对钢中硫化物进行变性处理取得一定的效果，通过向钢中添加Ca、稀土等元素，使钢中生成大量的复合硫化物，阻止硫化物在轧制过程中的变形，提高硫化物的纺锤化率。其中钙处理获得较大范围的应用，但含硫铝镇静非调质钢采用钙处理工艺后，随着[S]含量增加，钙处理后的夹杂物“液窗”范围急剧减小，甚至消失，连铸时极易蓄流(蓄流率在50％以上，连浇炉数在3炉以内)，因此，含硫含铝钢的生产一直面临着钢水可浇性差的问题，影响了生产节奏，降低了铸坯质量，无法满足大工业生产的需要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种含硫铝镇静齿轮钢及其硫化物形貌控制方法，通过采用该方法生产的高强韧齿轮钢，硫化物长径比≤8、等效直径≤5μm，连铸蓄流率为0，同时，通过铝脱氧实现钢的超纯净化，通过AlN、VN等细化晶粒，从而满足汽车制造领域等对高强度高韧性易切削齿轮钢的使用要求。

本发明所采用的技术方案为：

一种含硫铝镇静齿轮钢，包括如下重量百分比的化学元素：C：0.15～0.25％，Si：0.05～0.40％，Mn：0.40～1.60％，Cr：0.80～2.00％，Ni：0～2.00％，Mo：0～0.60％，S：0.015～0.040％，Al：0.015～0.060％，Te：0.005～0.040％，[N]：0.008～0.015％，P≤0.015％，T.O≤0.0015％，Cu≤0.25％，余为Fe及不可避免的杂质。