[发明专利]重型变速箱齿轮用高镍高钼渗碳钢、热处理和渗碳方法

说明书

本发明公开了重型变速箱齿轮用高镍高钼渗碳钢、热处理和渗碳方法，按重量百分比计，该高镍高钼渗碳钢包含以下组分：C 0.18～0.24，Si≤0.010，Mn 0.20～0.30，P≤0.025，S≤0.020，Cr 0.30～0.40，Ni 2.10～2.40，Mo 0.70～0.90，Al 0.025～0.100，N 50ppm～150ppm，O≤8ppm，Cu≤0.25，V≤0.10，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明针对以上高镍高钼渗碳钢开发出热处理和渗碳方法，以上高镍高钼渗碳钢的锻件热处理后不存在贝氏体组织，渗碳后进行淬火、回火处理，晶粒度不粗于7级，表面残余奥氏体不大于10％，表面碳化物级别不大于1级要求，晶间氧化不大于8μm，弯曲疲劳强度和接触疲劳强度得到有效提升。

技术领域

本发明涉及汽车零件行业及冶金技术领域，具体涉及一种重型变速箱齿轮用高镍高钼渗碳钢、热处理和渗碳方法。

背景技术

齿轮材料要求易于加工及热处理，齿面要硬，齿芯要韧，且在交变荷载和冲击荷载下有足够的弯曲强度。国内重型变速箱零件渗碳钢，一般采用国标GB/T5216 Ni～Mo系列渗碳钢规定的材料：合金元素重量百分比(wt％)中Ni≤2.0％，Mo≤0.38％，Mn≥0.40％，Cr≥0.35％，Si 0.17％～0.37％；以及中国齿轮专业协会制订标准CGMA001～1中规定的材料：合金元素重量百分比(％)中Ni≤1.90％，Mo≤0.40％，Mn≥0.40％，Cr≥0.35％，Si 0.15％～0.35％。随着零件轻量化、小型化要求的提升，齿轮材料对弯曲应力、接触应力要求提高，提升弯曲疲劳性能和接触疲劳性能需控制渗碳零件晶间氧化不大于8μm，残余奥氏体不大于10％，晶粒度不粗于7级，而现有国标材料无法满足以上要求。

发明内容

针对现有国标材料存在的问题，本发明提供一种适用于重型变速箱齿轮的高钼高镍渗碳钢，并针对该高钼高镍渗碳钢开发制造重型变速箱齿轮锻件的热处理方法、渗碳方法，使制造出的重型变速箱齿轮疲劳性能优于现有产品。

本发明提供的技术方案具体如下：

第一方面，本发明提供一种用于制造重型变速箱齿轮的高钼高镍渗碳钢，该高钼高镍渗碳钢按重量百分比计，包含以下组分：C 0.18～0.24，Si≤0.010，Mn 0.20～0.30，P≤0.025，S≤0.020，Cr 0.30～0.40，Ni 2.10～2.40，Mo 0.70～0.90，Al 0.025～0.100，N50ppm～150ppm，O≤8ppm，Cu≤0.25，V≤0.10，其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明提供的上述用于制造重型变速箱齿轮的高钼高镍渗碳钢，在钢中添加高含量的Ni和Mo，以及较低含量的Mn和Cr，控制Al/N比约为5，能够细化晶粒，保证渗碳过程中晶粒不粗于7级，为提高渗碳后零件的强韧性提供了保证。

在一些实施例中，该高钼高镍渗碳钢按重量百分比计，包含以下组分：C 0.19～0.23，Si≤0.010，Mn 0.20～0.25，P 0.015～0.020，S 0.013～0.015，Cr 0.30～0.33，Ni2.25～2.37，Mo 0.75～0.85，Al 0.060～0.070，N 122～150ppm，O 6～8ppm，Cu 0.15～0.20，V≤0.10，其余为Fe和不可避免的杂质。

在一些实施例中，该高钼高镍渗碳钢按重量百分比计，包含以下组分：C 0.23，Si≤0.010，Mn 0.20，P 0.015，S 0.013，Cr 0.30，Ni 2.37，Mo 0.85，Al 0.070，N 150ppm，O8ppm，Cu 0.15，V≤0.10，其余为Fe和不可避免的杂质。

第二方面，本发明提供一种用于制造重型变速箱齿轮的锻造方法，包括如下步骤：