[发明专利]一种含Nb、B冷锻齿轮钢及其制备方法

说明书

本发明属于齿轮钢技术领域，涉及一种含Nb、B冷锻齿轮钢及其制备方法，所述齿轮钢的组成元素及质量百分比为：C：0.15％～0.25％，Si：0.05％～0.40％，Mn：0.30％～1.40％，P：0～0.03％，S：0～0.035％，Cr：0.80％～1.50％，Nb：0.01％～0.05％，B：0.0005％～0.0030％，Ti：0～0.05％，Al：0～0.045％，Cu：0～0.15％，N：0～0.0150％，余量为Fe及不可避免杂质。通过添加Nb、B元素，利用其冷锻渗碳后形成析出相的钉扎作用，阻止奥氏体晶粒的长大，从而避免局部粗晶现象，同时可弥补降低Si、Mn含量后淬透性的降低，以满足齿轮的淬透性要求；提高奥氏体晶粒内部变形带数量，为铁素体相变提供了大量的形核位置，促进铁素体相变，提高轧材组织中铁素体比例，降低冷态变形抗力。

技术领域

本发明属于齿轮钢技术领域，特别涉及一种含Nb、B冷锻齿轮钢及其制备方法。

背景技术

一次冷轧罩退包装用钢是通过电镀作业获得的在两面镀覆锡层或铬层的冷轧罩退低碳钢板或钢带，主要用于饮料罐、食品罐、喷雾罐和化工罐等领域。

近年来，随着机械加工行业的快速发展，冷锻技术作为一种耗材少、效率高、性能优越的少/无切削加工工艺，在汽车、机床、仪表等民用工业以及国防工业系统中得到广泛应用。冷锻技术展现出的巨大技术优越性和良好经济效益，已逐渐成为齿轮等中小锻件精密化生产的发展方向。

齿轮常规的制备流程为：齿轮钢原料→下料→热锻→锻后热处理→齿轮加工(滚齿、插齿、铣齿、刨齿)→渗碳→淬火、回火→表面清洗→检验→入库。目前该齿轮产品生产工艺非常成熟，被广泛应用于齿轮制造行业，但该工艺热锻后的齿形加工将毛坯的锻造流线切断，导致齿轮的力学性能降低。此外，该工艺切削加工工时长、齿坯利用率低、生产成本高，极大程度地影响了齿轮行业的发展。

将冷锻技术引入齿轮加工行业，可充分解决上述问题，其具体优势如下：冷精锻齿轮因金属流线沿齿廓分布且组织致密，使得齿轮的强度、齿面的耐磨能力、热处理性能及啮合噪声都比切削加工齿轮优越。与切削加工齿轮相比，冷精锻齿轮的强度可提高20％，抗弯疲劳寿命可提高20％，热处理变形减少30％，生产成本降低20％以上。用冷精锻工艺快速生产高质量的齿轮已经成为全球趋势。

然而，冷精锻技术虽好，却对齿轮钢原料提出了更高的要求，现有坯料变形抗力不佳，对模具的磨损严重，使用寿命较短；二是冷锻后渗碳淬火后，出现局部粗晶，导致齿轮的性能下降。传统的解决方法是采用球化退火的方式降低原料硬度，渗碳淬火后采用二次淬火的方式解决局部粗晶问题，这样严重降低了生产效率，大幅增加了生产成本。因此，传统齿轮钢原料已难以满足冷精锻技术的要求，亟需一种新型的齿轮钢，在满足齿轮性能的基础上，具有较低的硬度，同时解决渗碳淬火后的局部粗晶问题，适用于冷锻技术。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种含Nb、B冷锻齿轮钢及其制备方法来克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

本发明实施例提供一种含Nb、B冷锻齿轮钢，所述齿轮钢的组成元素及质量百分比为：C：0.15％～0.25％，Si：0.05％～0.40％，Mn：0.30％～1.40％，P：0～0.03％，S：0～0.035％，Cr：0.80％～1.50％，Nb：0.01％～0.05％，B：0.0005％～0.0030％，Ti：0～0.05％，Al：0～0.045％，Cu：0～0.15％，N：0～0.0150％，余量为Fe及不可避免杂质。

可选的，所述齿轮钢的金相组织包括奥氏体，所述奥氏体的晶粒度为6级-7级。

可选的，所述金相组织还包括铁素体和珠光体，所述铁素体比率＞50％。

一种含Nb、B冷锻齿轮钢的制备方法，所述方法包括：

将冶炼后钢水依次进行浇注、连铸，得到铸坯；

将所述铸坯进行加热，后除鳞，获得脱鳞后铸坯；