一种窄淬透性齿轮钢及其制备方法技术

本申请提供一种窄淬透性齿轮钢及其制备方法，涉及钢铁领域。窄淬透性齿轮钢按质量百分比计，包括：C：0.19％‑0.21％，Si：0.22％‑0.28％，Mn：0.82％‑0.87％，Cr：0.52％‑0.58％，Ni：0.50％‑0.55％，Mo:0.19％‑0.21％，Al:0.025％‑0.035％，N：0.0080％‑0.0120％以及余量的Fe及不可避免的杂质，其中，Al/N＝3‑3.6，获得的窄淬透性齿轮钢不仅满足钢种淬透性要求，同时降低钢种成分带来的对表面质量的影响倾向，有效提高窄淬透性齿轮钢表面质量。

【技术实现步骤摘要】
一种窄淬透性齿轮钢及其制备方法
本申请涉及钢铁领域，具体而言，涉及一种窄淬透性齿轮钢及其制备方法。
技术介绍
实际生产过程中，窄淬透性齿轮钢容易产生开裂，并且由于窄淬透性齿轮钢系列钢种为含Ni钢种，其在加热炉加热时，炉内存在氧化性气氛，导致连铸坯表面形成一层较深的氧化层，而含Ni钢的氧化物黏度较大，比较致密，附着在钢坯表面，高压水除鳞无法清除，影响了除鳞效果，如图1所示，图1中灰色部分为高压水除鳞后残留的氧化层。坯料表面残留的氧化铁皮在轧制过程中压入圆钢表面，造成表面麻坑，如图2所示，需对圆钢剥皮处理，麻面严重时，如剥皮后直径公差不能满足要求就要报废，增加了生产成本。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种窄淬透性齿轮钢及其制备方法，其能够改善上述至少一个技术问题。第一方面，本申请实施例提供一种窄淬透性齿轮钢，其按质量百分比计，包括：C：0.19％-0.21％，Si：0.22％-0.28％，Mn：0.82％-0.87％，Cr：0.52％-0.58％，Ni：0.50％-0.55％，Mo:0.19％-0.21％，Al:0.025％-0.035％，N：0.0080％-0.0120％以及余量的Fe及不可避免的杂质，其中，Al/N＝3-3.6。在上述实现过程中，获得的窄淬透性齿轮钢不仅满足钢种淬透性要求，同时减少了钢表面裂纹敏感性，降低钢种成分带来的对表面质量的影响倾向，有效提高窄淬透性齿轮钢表面质量。第二方面，本申请实施例提供一种上述窄淬透性齿轮钢的制备方法，包括依次进行的以下步骤：转炉冶炼、炉外精炼、方坯连铸、铸坯缓冷以及加热轧制。其中，加热轧制的步骤中，高温段温度为1140℃-1180℃，铸坯在高温段在炉时间为120min-180min，空燃比为1.6-1.8，全炉残氧含量控制在1.7％-2.0％。在上述实现过程中，通过控制铸坯在加热炉高温段温度、时间及炉内气氛，其不仅有效提高铸坯表面除鳞效果，避免后续残留的氧化铁皮在轧制过程中压入圆钢表面造成麻坑，还能够降低加热过程铸坯及轧制过程圆钢表面热应力，改善最终得到的窄淬透性齿轮钢的表面质量。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为除磷后的现有的窄淬透性齿轮钢的铸坯照片；图2为现有的表面具有麻坑的窄淬透性齿轮圆钢的照片。具体实施方式下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。名词解释：Ac1：是指在加热时钢中铁素体向奥氏体转变的开始温度；Ar1：冷却时钢中奥氏体向珠光体和铁素体转变的开始温度。以下针对本申请实施例的一种窄淬透性齿轮钢及其制备方法进行具体说明：窄淬透性齿轮钢加入Al和N，在加热时晶界析出第二相离子钉扎晶界，阻止晶粒长大，达到细化晶粒的目的，降低钢的淬透性，从而满足钢窄淬透性及高强度的要求。但申请人发现，此时晶界存在较多的第二相离子，弱化了晶界强度，使得钢表面裂纹敏感性变强。而含Ni钢在加热时，其表面形成的氧化物黏度较大，附着在钢坯表面，高压水除鳞无法清除，坯料表面残留的氧化铁皮在轧制过程中压入圆钢表面，造成表面麻坑，轧制过程表面冷却不均，存在较强的热应力，加剧了圆钢表面裂纹敏感性。因此，相较于Cr、Ni、Mo系齿轮钢，为了减少第二相产生以及Cr、Ni、Mo合金元素对圆钢的表面裂纹敏感性的影响，申请人优化了钢种成分。具体地，本申请提供一种窄淬透性齿轮钢，其按质量百分比计，包括：C：0.19％-0.21％，Si：0.22％-0.28％，Mn：0.82％-0.87％，Cr：0.52％-0.58％，Ni：0.50％-0.55％，Mo:0.19％-0.21％，Al:0.025％-0.035％，N：0.0080％-0.0120％以及余量的Fe及不可避免的杂质，其中，Al/N＝3-3.6。也即是，尤其优化了Cr、Ni、Mo、Al、N含量，同时Al/N＝3-3.6。具体地，Cr的质量百分比为0.52％-0.58％，具体例如，Cr的质量百分比为0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、0.57％或0.58％中的任一值或介于任意两个数值之间；Ni的质量百分比为0.50％-0.55％，具体例如，Ni的质量百分比为0.50％、0.50％、0.52％、0.53％、0.54％或0.55％中的任一值或介于任意两个数值之间；Mo的质量百分比为0.19％-0.21％，具体例如，Mo的质量百分比为0.19％、0.20％或0.21％中的任一值或介于任意两个数值之间；Al的质量百分比为0.025％-0.035％，具体例如，Al的质量百分比为0.25％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.32％或0.25％中的任一值或介于任意两个数值之间；N的质量百分比为0.0080％-0.0120％，具体例如，N的质量百分比为0.0080％、0.0090％、0.0095％、0.0100％、0.0110％、0.0115％或0.0120％中的任一值或介于任意两个数值之间。C的质量百分比为0.19％-0.21％，具体例如，C的质量百分比为0.19％、0.20或0.21％中的任一值或介于任意两个数值之间；Si的质量百分比为0.22％-0.28％，具体例如，Si的质量百分比为0.22％％、0.23％、0.35％、0.26％、0.27％或0.28％中的任一值或介于任意两个数值之间；Mn的质量百分比为0.82％-0.87％，具体例如，Mn的质量百分比为0.82％％、0.83％、0.85％、0.86％或0.87％中的任一值或介于任意两个数值之间。也即是，通过合理的选择，使Ni含量在原有Ni大于0.4％范围基础上采用偏下限的更优范围，以减小含镍钢对表面质量的影响，同时Cr、Mo钢选择国标钢种中偏上限范围，以弥补降低Ni对钢种综合性能的影响，此外，通过优化Al/N比，适当提高Al/N比，同时不能高于3.6，即能满足钢种淬透性要求，细化晶粒，同时减少了钢表面裂纹敏感性，降低钢种成分带来的对表面质量的影响倾向。进一步地，按质量百分比计，N＞0.0092％，Al＞0.032％，且Al/N＝3.1-3.5。上述比例下，即能满足钢种淬透性要求，细化晶粒，同时有效减少了钢表面裂纹敏感性，降低钢种成分带来的对表面质量的影响倾向，能够获得末端淬透性带宽窄、表面质量良好的齿轮圆钢。具体地，齿轮钢的末端淬透性满足：J4.7mm：36-41HRC，J7.9mm：28-32HRC，J12.7mm：21-26HRC；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种窄淬透性齿轮钢，其特征在于，按质量百分比计，包括：C：0.19％-0.21％，Si：0.22％-0.28％，Mn：0.82％-0.87％，Cr：0.52％-0.58％，Ni：0.50％-0.55％，Mo:0.19％-0.21％，Al:0.025％-0.035％，N：0.0080％-0.0120％以及余量的Fe及不可避免的杂质，其中，Al/N＝3-3.6。/n

【技术特征摘要】
1.一种窄淬透性齿轮钢，其特征在于，按质量百分比计，包括：C：0.19％-0.21％，Si：0.22％-0.28％，Mn：0.82％-0.87％，Cr：0.52％-0.58％，Ni：0.50％-0.55％，Mo:0.19％-0.21％，Al:0.025％-0.035％，N：0.0080％-0.0120％以及余量的Fe及不可避免的杂质，其中，Al/N＝3-3.6。


2.根据权利要求1所述的窄淬透性齿轮钢，其特征在于，按质量百分比计，所述N＞0.0092％，所述Al＞0.032％，且所述Al/N＝3.1-3.5。


3.根据权利要求1所述的窄淬透性齿轮钢，其特征在于，所述齿轮钢的末端淬透性满足：J4.7mm：36-41HRC，J7.9mm：28-32HRC，J12.7mm：21-26HRC；屈服强度满足：Rp0.2≥785MPa，抗拉强度≥985MPa，断后伸长率≥9％，断面收缩率≥40％。


4.一种如权利要求1-3任意一项所述的窄淬透性齿轮钢的制备方法，其特征在于，包括依次进行的以下步骤：转炉冶炼、炉外精炼、方坯连铸、铸坯缓冷以及加热轧制；
其中，所述加热轧制的步骤中，高温段温度为1140-1180℃，铸坯在高温段在炉时间为120-180min...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘年富，吴学兴，钟寿军，黄铸铭，钟芳华，杨伟光，周成宏，钟凡，赵贺楠，张正波，
申请(专利权)人：宝钢特钢韶关有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44