[发明专利]一种MnCr系齿轮钢及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种MnCr系齿轮钢及其制备方法和用途，所述MnCr系齿轮钢包含：C：0.19～0.21％、Si：≤0.12％、Mn：1.28～1.32％、P：≤0.020％、S：≤0.025％、Cr：1.18～1.22％、Ni：≤0.30％、Cu：≤0.20％、Al：0.030～0.038％、N：0.010～0.012％与B：≤3ppm，余量为Fe及不可避免的杂质，所述MnCr系齿轮钢的制备方法包括依次进行转炉炼钢、钢包精炼、真空精炼、方坯连铸和棒材轧制，严格控制成分配比，延长钢包精炼时间，精确控温，控制钢材偏析，能将成品的淬透性带宽控制在3HRC以下，满足在汽车变速箱齿轮用途中的要求。

技术领域

本发明涉及齿轮钢技术领域，尤其涉及一种MnCr系齿轮钢及其制备方法和用途。

背景技术

汽车变速箱齿轮常用MnCr系低碳合金齿轮钢加工，由于近年来对汽车的运转噪声、振动与声振粗糙度(NVH)、疲劳强度等要求逐渐严格，对齿轮钢的性能指标也越来越高，其中淬透性带宽是衡量齿轮钢钢材品质的最为重要技术指标，直接决定了齿轮热处理后的变形量大小及变形方向的一致性，进而影响齿轮运转噪音NVH、疲劳强度等要求。

CN112941279A公开了一种提高20MnCr5+HH钢末端淬透性硬度的热处理工艺；包括：机加工热处理毛坯试样；等温球化退火处理；将等温球化退火处理后的试样机械加工成Φ25mm的末端标准毛坯试样；对Φ25mm的末端标准毛坯试样进行端淬处理；经端淬处理后的试样磨制检验面，采用全自动端淬硬度试验机测定硬度数据。但所述热处理工艺处理过程较为复杂。

CN107214485A公开了一种高耐磨性的车用齿轮副的生产工艺，所述车用齿轮副采用20MnCr5钢材成型；齿轮副包括齿轮轴工件和齿轮圈工件；利用20MnCr5钢材强度、韧性好的特点，以多次冲压冲成齿轮轴工件、齿轮圈工件，再利用20MnCr5钢材淬透性好、淬火变形小且能通过热处理来提升性能的特点，对齿轮轴工件、齿轮圈工件进行特定的热处理组合工艺，使工件内的奥氏体晶粒结构得以优化。但所述生产工艺处理过程较为复杂。

CN103498103A公开了一种高淬透性的大直径65MnCr磨球及其制备方法，属于耐磨材料领域，该磨球的成分质量百分数为：C：0.55～0.75％，Si：0.1～0.5％，Mn：1.0～3.0％；Cr：0.5～1.5％，Al：0.01～0.1％，P：≤0.1％，S：≤0.01％，N：≤0.01％，其余为不可避免的杂质。制备工艺为：钢坯经1050℃-1100℃加热，保温1小时均热后，在二辊轧机上轧制，轧制后入水温度为900-950℃，在水中淬火2.5-3min，磨球的返红温度为120～150℃，然后在320～400℃炉中保温6h，拿出来堆冷。但所述生产工艺处理过程较为复杂，且不涉及降低淬透性带宽。

因此，有必要开发一种操作过程简单，能够降低淬透性带宽，减少变形量的MnCr系齿轮钢的制备方法。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种MnCr系齿轮钢及其制备方法和用途，所述制备方法通过合理的成分配比，窄成分及残余元素控制，合理的结晶器电磁搅拌及末端电磁搅拌参数并控制钢水的过热度，以使得制备得到的MnCr系齿轮钢能够达到较好的均匀性，通过合理的Al、N元素控制以得到均匀细化的晶粒度，最终达到MnCr系齿轮钢淬透性带宽≤3HRC，满足使用要求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种MnCr系齿轮钢，按照重量百分比，所述MnCr系齿轮钢包含：C：0.19～0.21％、Si：≤0.12％、Mn：1.28～1.32％、P：≤0.020％、S：≤0.025％、Cr：1.18～1.22％、Ni：≤0.30％、Cu：≤0.20％、Al：0.030～0.038％、N：0.010～0.012％与B：≤3ppm，余量为Fe及不可避免的杂质。