[发明专利]一种CrMnB系齿轮钢及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种CrMnB系齿轮钢及其制备方法与应用，所述CrMnB系齿轮钢的化学成分包括：C 0.14‑0.20％，Si≤0.40％，Mn 1.00‑1.40％，P≤0.025％，S 0.010‑0.035％，Cr 1.00‑1.30％，Ni≤0.30％，Cu≤0.30％，Ti≤0.005％，Al0.020‑0.050％，Mo≤0.12％，N 0.009‑0.014％，Nb 0.020‑0.040％，B 0.0010‑0.0030％，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明提供的齿轮钢实现了超长时间渗碳处理而不发生晶粒粗大和混晶现象，减小了齿轮在淬火后的变形量，从而延长了齿轮的使用寿命。

技术领域

本发明属于特殊合金钢技术领域，涉及一种齿轮钢，尤其涉及一种CrMnB系齿轮钢及其制备方法与应用。

背景技术

齿轮钢作为汽车、铁路、船舶、工程机械等领域所使用特殊合金钢中要求较高的关键材料之一，是保证安全的核心部件的制造材料，且齿轮主要应用于发动机、变速箱等关键的动力传动部件。

由于近年来市场对汽车的运转噪声、振动与声振粗糙度、疲劳强度等要求逐渐严格，导致齿轮钢的性能指标也越来越高，其中晶粒度是衡量齿轮钢品质最为重要的技术指标之一，直接决定了齿轮在热处理后的变形量大小及变形方向的一致性，进而影响齿轮的运转噪音、疲劳强度等性能。

特别是齿轮在加工过程中需要进行长时间的渗碳处理，而渗碳过程中齿轮钢的晶粒大小随渗碳时间延长极易长大造成晶粒粗大和混晶，进而引起后续淬火后的变形量大、变形不规则及齿轮寿命急剧降低等问题。

CrMnB系齿轮钢为德系齿轮钢常见牌号，以17CrMnBH为例，其成分一般为：C 0.14-0.20％，Si≤0.40％，Mn 1.00-1.40％，P≤0.025％，S 0.010-0.035％，Cr1.00-1.30％，Ni≤0.30％，Cu≤0.30％，Ti≤0.005％与B 0.0010-0.0030％，余量为Fe及不可避免的杂质。在生产过程中，一般会添加少量的Al和残余N，形成的AlN、BN相对较少，一般只可保证6h或6h以下渗碳处理不混晶，不粗晶，而无法保证更长时间的渗碳处理。

由此可见，如何提供一种CrMnB系齿轮钢及其制备方法，实现超长时间渗碳处理而不发生晶粒粗大和混晶现象，减小齿轮在淬火后的变形量，避免变形不规则，从而延长齿轮的使用寿命，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CrMnB系齿轮钢及其制备方法与应用，所述CrMnB系齿轮钢实现了超长时间渗碳处理而不发生晶粒粗大和混晶现象，减小了齿轮在淬火后的变形量，避免了变形不规则，从而延长了齿轮的使用寿命。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种CrMnB系齿轮钢，以质量百分含量计，所述CrMnB系齿轮钢的化学成分包括：C 0.14-0.20％，Si≤0.40％，Mn 1.00-1.40％，P≤0.025％，S0.010-0.035％，Cr 1.00-1.30％，Ni≤0.30％，Cu≤0.30％，Ti≤0.005％，Al 0.020-0.050％，Mo≤0.12％，N 0.009-0.014％，Nb 0.020-0.040％，B0.0010-0.0030％，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明通过严格控制CrMnB系齿轮钢的化学成分，在常规CrMnB系齿轮钢的基础上调控Al、N、B与Nb在合理范围内，经过复合处理形成AlN、BN、与Nb(C、N)等化合物质点钉扎于齿轮钢晶粒的晶界间，从而防止了齿轮钢在高温及长时间渗碳处理过程中发生晶粒粗大和混晶现象。

此外，考虑到有效B含量的降低而导致的淬透性降低，本发明适当提升Mo与Ni含量以提升淬透性，最终减小了齿轮在淬火后的变形量，避免了变形不规则，从而延长了齿轮的使用寿命。