一种齿轮钢窄淬透性带宽的控制方法技术

一种齿轮钢窄淬透性带宽的控制方法，属于齿轮钢技术领域。采用生产数据对淬透性计算公式进行优化，得到适合齿轮钢钢种的计算参数，然后根据优化后的计算公式计算影响淬透性的元素C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Ti、B的成分上下限，要求满足J5、J9、J11、J13处的淬透性带宽小于3.5HRC，得到的成分范围与△C≤±0.01％、△Si≤±0.02％、△Mn≤±0.02％、△Cr≤±0.01％、△Ni≤±0.01％、△Mo≤±0.01％、△Ti≤±0.01％、△Al≤±0.01％、△B≤±0.005％、△S≤±0.002％进行对比，最终确定最窄的控制范围作为具有窄淬透性带宽要求的齿轮钢的成分控制范围，采用10～20℃的低过热度浇注，保证连铸坯加热温度波动≤±7℃，保温时间波动≤±5min，得到淬透性带宽小于4HRC的齿轮钢棒材。

【技术实现步骤摘要】
一种齿轮钢窄淬透性带宽的控制方法
本专利技术属于齿轮钢
，特别是提供了一种齿轮钢窄淬透性带宽的控制方法；适用于乘用车、商用车的齿轮箱用主、从动齿轮用钢，亦可用于其他大型器械的齿轮零件用钢。
技术介绍
随着我国钢铁材料技术的发展和工业转型升级，高质量金属材料已不是唯一的追求目标，而在具备高质量要求的同时，各产品必须保证质量的稳定性和一致性，尤其是汽车行业，我国汽车齿轮箱整体质量水平不及国外先进水平，主要是由于材料的一致性较差。在齿轮零件生产中，材料的一致性会对渗碳变形造成严重影响，导致最终齿轮零件质量较差。为了提升汽车齿轮零件及齿轮箱质量水平，对齿轮用钢的质量稳定性与一致性要求越来越严，尤其是淬透性带宽要求，从12HRC到8HRC，再到6HRC，淬透性带宽要求越来越窄。中国专利CN102400052A公布了一种窄淬透性齿轮钢及其制备方法，窄淬透性齿轮钢含有以下质量百分比的组份：C：0.18％～0.22％，Si：0.20％～0.30％，Mn：0.90％～1.15％，P：≤0.030％，S：≤0.030％，Cr：1.00％～1.35％，Ti：0.04％～0.08％，B：0.004％～0.005％，W：0.025％～0.038％，[O]：≤11.5×10-6，[H]：≤1.5×10-6，[N]：35×10-6～45×10-6，其余为Fe和不可避免的杂质；其制备方法包括：顶底复合吹炼转炉初炼，钢包脱氧合金化，LF精炼，RH精炼，连铸。但该专利技术没有对窄淬透性带宽提出具体的控制方法。目前我国GB/T5216-2014对淬透性的要求，除个别钢种外，J5、J9处淬透性带宽要求≤15HRC(HRC为硬度单位)，汽车行业对淬透性带宽的要求比国标严格，但也仅限于带宽≤7HRC。而北美、欧洲发达国家的渗碳齿轮钢淬透性带宽可控制在4～6HRC。随着我国汽车行业对齿轮箱质量要求越来越严，窄淬透性带宽控制将成为未来国内齿轮钢研究的重要内容。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种齿轮钢窄淬透性带宽的控制方法，与现有技术相比,本专利技术使齿轮钢具备较好的硬度稳定性和耐磨性,又具备较窄的末端淬透性带宽的特点。本专利技术采用生产数据对淬透性计算公式进行优化，得到适合本钢厂本齿轮钢钢种的计算参数，然后根据优化后的计算公式计算影响淬透性的元素C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Ti、B的成分上下限，要求满足J5、J9、J11、J13处的淬透性带宽小于3.5HRC，得到的成分范围与△C≤±0.01％、△Si≤±0.02％、△Mn≤±0.02％、△Cr≤±0.01％、△Ni≤±0.01％、△Mo≤±0.01％、△Ti≤±0.01％、△Al≤±0.01％、△B≤±0.005％、△S≤±0.002％的各成分偏差范围进行对比，最终确定最窄的控制范围作为具有窄淬透性带宽要求的齿轮钢的成分控制范围，同时采用10～20℃的低过热度控制进行浇注，并保证连铸坯加热温度波动≤±7℃，加热保温时间波动≤±5min，从而得到淬透性带宽小于4HRC的齿轮钢棒材。具体工艺步骤如下：首先，利用不少于10组的该齿轮钢钢种实际生产数据对淬透性计算公式不同位置的硬度值，HRC；x：距淬火端的距离，mm；Jmax：端淬硬度的最大值，HRC；Jmin：端淬硬度的最小值，HRC；b：端淬试样获得全马氏体的区域长度，mm；h：淬透性系数，mm。)中的淬透性系数h进行优化，所选生产数据中C含量(用符号Cx表示)需在目标C含量±0.01％的范围，即保证Ct-0.01％≤Cx≤Ct+0.01％，其中Ct指目标C含量，并且应保证下列5个条件同时成立：①所选择的生产数据中至少有一个C含量(用符号Cx1表示)，使得Ct-0.01％≤Cx1＜Ct-0.006％；②所选择的生产数据中至少有一个C含量(用符号Cx2表示)，使得Ct-0.006％≤Cx2＜Ct-0.002％；③所选择的生产数据中至少有一个C含量(用符号Cx3表示)，使得Ct-0.002％≤Cx3≤Ct+0.002％；④所选择的生产数据中至少有一个C含量(用符号Cx4表示)，使得Ct+0.002％＜Cx4≤Ct+0.006％；⑤所选择的生产数据中至少有一个C含量(用符号Cx5表示)，使得Ct+0.006％＜Cx5≤Ct+0.01％。根据实际生产数据对淬透性系数h与C含量进行拟合，得到淬透性系数h与钢种C含量的关系，从而得到该厂该钢种C含量附近优化的淬透性系数h的表达式，代入上面的淬透性计算公式，得到优化的淬透性计算公式。利用优化后的淬透性计算公式及优化后的参数计算影响淬透性的元素C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Ti、B的成分上下限，要求满足J5、J9、J11、J13位置处的淬透性带宽小于3.5HRC。将得到的各元素成分上下限与以下设定的成分控制范围进行对比，设定成分范围：△C≤±0.01％、△Si≤±0.02％、△Mn≤±0.02％、△Cr≤±0.01％、△Ni≤±0.01％、△Mo≤±0.01％、△Ti≤±0.01％、△Al≤±0.01％、△B≤±0.005％、△S≤±0.002％。取计算成分范围和设定成分范围中的更严者作为冶炼成分的最终控制范围。按照得到的冶炼成分控制范围进行冶炼，冶炼方法采用电炉/转炉+炉外精炼+真空脱气+连铸+轧制的工艺，浇注过程采用10～20℃的低过热度进行浇注。得到的连铸坯在轧制前加热时控制加热温度波动≤±7℃，加热保温时间波动≤±5min。按照以上成分控制和冶炼控制方法，可以实现齿轮钢材料成分及组织具备较好的均匀一致性，从而保证控制该齿轮钢淬透性带宽＜4HRC的目标。附图说明图1专利技术钢和对比钢不同位置淬透性带宽对比图。具体实施方式下面通过实施例，对本专利技术的具体实施方法进行进一步的说明。以Cr-Ni-Mo系齿轮钢为实施例，其目标成分控制如下：C：0.20％，Si：0.25％，Mn：0.80％，Cr：0.55％，Ni：0.50％，Mo：0.18％，Ti：＜0.001％，Al：0.03％，B：＜0.001％，S：0.025％。根据该钢种目标成分控制，选取该钢种生产中C控制在0.19％～0.21％范围内的10炉数据，其C含量分别为：0.191％，0.192％，0.195％，0.197％，0.199％，0.199％，0.203％，0.205％，0.207％，0.210％。根据10炉钢的成分数据和淬透性的实际检验结果对淬透性计算公式进行优化，得到优化后的计算公式。在优化后的公式基础上计算J5、J9、J11、J13处的淬透性带宽小于3.5HRC时的C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Ti、B元素的上下线成分，然后同△C≤±0.01％、△Si≤±0.02％、△Mn≤±0.02％、△Cr≤±0.01％、△Ni≤±0.01％、△Mo≤±0.01％、△Ti≤±0.01％、△B≤±0.005％的成分范围对比，选择交叉的成分区间作为该齿轮钢的控制范围，而Al和S的偏差按△Al≤±0.01％、△S≤±0.002％控制。在冶炼过程中对齿轮钢成分进行精确控制，连铸过程采用10～20℃的低过热度进行浇注，减小成分偏析，保证铸坯成分的均匀一致性，随后采用1200℃±7℃的加热温度并保温270min±5min后开展轧制，保证轧后材料的晶粒度级别在较本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种齿轮钢窄淬透性带宽的控制方法，其特征在于：利用不少于10组的该齿轮钢钢种实际生产数据对淬透性计算公式

【技术特征摘要】
1.一种齿轮钢窄淬透性带宽的控制方法，其特征在于：利用不少于10组的该齿轮钢钢种实际生产数据对淬透性计算公式不同位置的硬度值，HRC；x：距淬火端的距离，mm；Jmax：端淬硬度的最大值，HRC；Jmin：端淬硬度的最小值，HRC；b：端淬试样获得全马氏体的区域长度，mm；h：淬透性系数，mm；)中的淬透性系数h进行优化，所选生产数据中C含量用符号Cx表示，需在目标C含量±0.01％的范围，即保证Ct-0.01％≤Cx≤Ct+0.01％，其Ct指目标C含量，并且应保证下列5个条件同时成立：①所选择的生产数据中至少有一个C含量用符号Cx1表示，使得Ct-0.01％≤Cx1＜Ct-0.006％；②所选择的生产数据中至少有一个C含量用符号Cx2表示，使得Ct-0.006％≤Cx2＜Ct-0.002％；③所选择的生产数据中至少有一个C含量用符号Cx3表示，使得Ct-0.002％≤Cx3≤Ct+0.002％；④所选择的生产数据中至少有一个C含量用符号Cx4表示，使得Ct+0.002％＜Cx4≤Ct+0.006％；⑤所选择的生产数据中至少有一个C含量用符号Cx5表示，使得Ct+0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：何肖飞，王毛球，时捷，曹燕光，徐乐，李晓源，闫永明，孙挺，尉文超，杜玉婧，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11