[发明专利]一种高性能Mn-Cr系风电输出齿轮用钢及其生产方法

说明书

本发明提供了一种高性能Mn‑Cr系风电输出齿轮用钢及其生产方法钢，本发明大幅度降低了Cr、Ni的添加量，通过合金成分设计，合理的生产工艺控制，提出了一种具有高淬透性、优异低温冲击性能Mn‑Cr系齿轮用钢，按GB/T 225进行末端淬透性性能检验，末端淬透性J9、J15及J25控制与CiNiMo系相当，按GB/T 229进行冲击性能检验‑40℃KV₂与CiNiMo系相当，按GB/T 6394进行950℃高温渗碳晶粒度检验奥氏体晶粒度≥8.5级，晶粒尺寸≤18.5μm。

技术领域

本发明属于齿轮钢领域，涉及一种具有高淬透性及优异低温冲击性能的Mn-Cr系齿轮用钢，适用于制造风电输出齿轮。

背景技术

齿轮钢是风电材料中用量较大，要求较高的关键材料。齿轮钢的性能要求不仅影响风电设备的寿命等技术经济指标，同时影响着使用安全性等要求。风电输出齿轮工作环境复杂、恶劣，通常要求其材料具有良好的强韧性以及耐磨性，此外，还需要具有很好的承受冲击、弯曲及接触应力等特点，故要求材料具有高淬透性、优异的冲击及性能，尤其是低温冲击，目前常用材料为CrNiMo系齿轮钢，根据EN 10084，CrNiMo系齿轮钢淬透性控制范围J9：40-47HRC，J15：38-46HRC，J25：35-43HRC，-40℃KV₂≥27J。

而随着风电行业的快速发展，风电输出齿轮对其关键材料齿轮钢的要求越来越苛刻，同时生产成本也纳入了齿轮钢开发要求，CrNiMo系齿轮钢成本较高，而Mn-Cr系齿轮钢具有明显的成本优势，同时在高淬透性Mn-Cr系齿轮钢的开发中已经有了一定的技术积累，但目前仍无法完全满足风电输出齿轮用CrNiMo系齿轮钢性能要求，因此，有必要提供一种具有高淬透性、优异低温冲击性能的Mn-Cr系的风电输出齿轮用钢来替代CrNiMo系齿轮钢，以满足风电齿轮行业进步对材料的需求。

中国专利，公布号为CN105839015A，公布日为2016年8月10日的发明专利公开了一种Mn-Cr系高性能齿轮钢的生产方法，该发明通过优化精炼过程、渣系控制等手段，保证了钢液的洁净度、可浇性及齿轮钢优异的切削性，但该齿轮钢淬透性检测值仅为J9：36.5-38.5HRC，J15：30.5-32.5HRC，尚无法满足风电输出齿轮钢的淬透性控制要求。

中国专利，公布号为CN107604253A，公布日为2018年1月19日的发明专利公布了一种高淬透性Mn-Cr系列渗碳钢，该发明通过提高C、Mn、Cr等元素在较高范围，有效的提高的材料的淬透性，淬透性可达到J9：40-46HRC，J15：34-40HRC，J25：30.5-33.5HRC；并通过Al和N的含量控制保证了渗碳过程中奥氏体晶粒不发生明显长大。虽然淬透性得到了进一步提高，但尚无法满足风电输出齿轮钢J25：35-43HRC的淬透性控制要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能Mn-Cr系风电输出齿轮用钢，其末端淬透性可以满足J9：40-47HRC，J15：38-46HRC，J25：35-43HRC，-40℃KV₂≥40J，同时可保证在950℃高温渗碳后晶粒度≥8.5级，晶粒尺寸≤19.0μm。

本发明的另一目的在于提供一种高性能Mn-Cr系风电输出齿轮用钢的生产方法，采用电弧炉冶炼-LF精炼-RH真空处理-圆坯连铸-轧制(精整)成材的工艺生产。

本发明具体技术方案如下：