[发明专利]一种适于冷锻加工的低硅中碳齿轮钢及其制造方法

权利要求书

1.一种适于冷锻加工的低硅中碳齿轮钢，其特征在于：所述钢的元素成分按质量百分比计为C:0.35～0.45%，Si：≤0. 08%，Mn：0.30～0.60%，Cr：0.20～0. 50%，P：≤0. 020%，S：0.010～0.040%，Cu：≤0.10%，Ni：≤0.05%，Mo：≤0.05%，Al：≤0.050%，N：≥0.005%，B：0.0005～0.0035%，Ti:≤0.010%，[O]：≤0.0020%，（Cu+Ni+Mo）：≤0.15%，余量为Fe及不可避免的杂质元素；

所述钢的成型规格为φ45mm～φ90mm的圆钢，尺寸精度≤±0.15 mm；圆钢截面上，球化率达到90%，外层为部分脱碳层，心部为基体组织，其中部分脱碳层的深度≤圆钢公称直径的0.5%d，所述基体组织为铁素体+球化珠光体，基体组织的碳含量和圆钢的设计碳含量一致；所述部分脱碳层的碳含量大于零并且小于基体组织的碳含量。

2.根据权利要求1所述的适于冷锻加工的低硅中碳齿轮钢，其特征在于：所述钢的元素成分中Al：0.010%～0.045%，N：0.0050%～0.0180%。

3.根据权利要求1所述的适于冷锻加工的低硅中碳齿轮钢，其特征在于：圆钢表面裂纹深度≤0.10mm，按照GB/T 4162-2008对圆钢表面超声波探伤满足A级的要求。

4.一种制造权利要求1-3中任一项所述适于冷锻加工的低硅中碳齿轮钢的方法，其特征在于：包括如下步骤

（1）钢水冶炼：包括初炼、精炼和真空脱气，原料中无需特别准备Si合金，Si 按照残余元素存在于钢水中，且一般将其含量控制在0. 08%以下；精炼过程中向钢水中加入铝块，铝块沉入钢水实现沉淀脱氧，同时在精炼过程中继续加入锰铁与铬铁合金，调整锰和铬的含量，达到脱氧的目的；精炼结束后采用VD炉和/或RH炉对钢水真空脱气；

（2）连铸：采用连铸工艺将步骤（1）的钢水浇铸成钢坯，浇铸过程采用全流程保护浇注即连铸过程将钢水与空气隔绝防止发生钢水二次氧化；

（3）高温均质化：将连铸坯入步进式加热炉加热，加热温度1100-1200℃，该温度下保温3小时以上，控制煤气的空煤比在1.01-1.07以减小残氧量；

（4）热轧：设置开轧温度为1050-1150℃，终轧温度为820-930℃，轧制变形全过程都在奥氏体再结晶温度区域进行，并且轧制过程每道次的变形量控制在10%-20%，终轧结束后使用保温罩对钢材进行缓冷，钢材缓冷过程中的降温速度控制在20℃/min-50℃/min，最终得到均匀且细小的铁素体与珠光体片层组织，珠光体片层组织占比为50%-70%；

（5）退火：在有保护气氛的加热炉内进行退火，将钢材加热到AC1以上20-50℃温度区间，并保温4-7小时，促使钢中60-80%的片状珠光体率先奥氏体化，之后钢材炉冷至AC1以下50-80℃温度区间，并保温8-12小时，最后出炉空冷，促使剩余部分的未完全奥氏体化的珠光体片层转变为球状碳化物，最终球状的碳化物均匀分布在铁素体基体上，退火后圆钢截面上由外向内依次为全脱碳层、部分脱碳层和基体组织；

（6）扒皮：退火后的圆钢通过扒皮的方式去除表面全脱碳层即铁素体层与部分表面裂纹缺陷，圆钢扒皮深度控制在0.15-0.20mm，圆钢扒皮后确保无全脱碳层，且部分脱碳层深度≤圆钢公称直径的0.5%d。