[发明专利]一种工程机械齿轮用钢的制备法及其锻件的制备方法

说明书

本发明公开了一种工程机械齿轮用钢的制法和其锻件的制法，结合转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理、连铸及轧制等工序的调整与优化，控制钢中C 0.38～0.43％、Si0.17～0.37％、Mn0.60～0.80％、Cr1.10～1.20％、Al0.020～0.040％、P≤0.025％、S 0.020～0.035％、Mo 0.15～0.25％、Cu≤0.20％、N 60～150ppm、Nb 0.015～0.035％，提高了钢水纯净度，均匀了材料成分及组织，最后使得材料的综合性能得到了极大提高。

技术领域

本发明属于冶金领域，涉及一种工程机械齿轮用钢的制备法及其锻件的制备方法。

背景技术

齿轮是一种轮缘上有齿，能连续啮合传递运动和动力的机械元件。东汉初年，中国就已经有齿轮出现，晋代发明的水转连磨就是利用齿轮的作用将水轮的动力传递到石磨，而西方国家在公元前三世纪就有关于齿轮的论述。总的来说，人类社会对齿轮的研究和利用早已有之，工业革命以后，随着工业发展对齿轮利用的扩大，齿轮制造行业迅速发展。我国改革开放以来，随着政策限制的减少和市场经济制度的建立，中国现代齿轮行业得到了长久发展。齿轮在机械传动中有着重要的作用，在农工业机械领域都有着广泛的应用。目前中国齿轮产品基本分为三类：车辆齿轮、工业通用齿轮和工业专用齿轮。其中车辆齿轮根据不同车辆又可以分为汽车齿轮、摩托车齿轮、农用车齿轮、农机齿轮和工程机械齿轮。

目前随着我国工业化进程的加快，汽车行业和农业、工程机械对齿轮行业的发展提出来更高的要求，对齿轮产品的承载性、可靠性等多方面的要求也在相应提高。齿轮沿着“六高”趋势发展：齿轮本身具有的高承载力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性、高传动效率，这是齿轮作为传动机械原件本身所必须具备的性能，同时也是不断努力提高的方向；同时在工业现代化要求下，需要提高生产效率。

为提高齿轮材料的强度与淬透性，需要添加足够的Cr、Mn、Mo等合金强化元素，合金元素的增加会导致材料淬火处理时出现裂纹，因此对材料热处理工艺提出了严格的要求，同时为了提高生产效率，需要在较高温度下对齿轮进行渗碳处理，而高温渗碳会导致材料晶粒粗大，因此如何保证材料的强度与淬透性，且在热处理时不出现淬火开裂，同时提高齿轮的渗碳效率，成为行业的一大难点。

发明内容

本发明的目的是提供工程机械齿轮用钢的生产工艺及其锻件齿轮毛坯的热处理工艺，采用该工艺可以防止齿轮毛坯淬火出现开裂，同时获得高的强度与淬透性，此外可以在高温下进行齿轮的渗碳处理，提高了其生产效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种工程机械齿轮用钢的制备法及其锻件的制备方法，该齿轮用钢按重量百分比其成分为：所述齿轮用钢按重量百分比其成分为：C 0.38～0.43％、Si0.17～0.37％、Mn0.60～0.80％、Cr1.10～1.20％、Al0.020～0.040％、P≤0.025％、S 0.020～0.035％、Mo0.15～0.25％、Cu≤0.20％、N 60～150ppm、Nb 0.015～0.035％，余量是Fe和不可避免的杂质。

为了保证性能更加稳定，优选的，该工程机械齿轮用钢按重量百分比其成分为：C0.39～0.42％、Si 0.20～0.30％、Mn 0.72～0.80％、Cr 1.12～1.20％、Al 0.025～0.035％、P≤0.020％、S 0.020～0.030％、Mo 0.18～0.21％、Cu≤0.15％、Nb 0.020～0.030％、N 80～140ppm，余量是Fe和不可避免的杂质。

所述制备方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理、连铸和轧制工序，具体步骤为：

(1)转炉冶炼

钢铁料采用1.05～1.15吨/吨钢的铁水，0.10～0.13吨/吨钢的废钢，控制转炉终点放钢：C≥0.18％、P≤0.015％；采用挡渣锥与滑板双档渣出钢，禁止下氧化渣；出钢过程加入铝块进行钢水前期预脱氧，同时加入石灰进行造渣。