齿轮钢及其奥氏体晶粒度的细化方法技术

本申请提供一种齿轮钢及其奥氏体晶粒度的细化方法，涉及齿轮钢领域。按质量百分比计，齿轮钢包括：C：0.19

【技术实现步骤摘要】
齿轮钢及其奥氏体晶粒度的细化方法


[0001]本申请涉及齿轮钢领域，具体而言，涉及一种齿轮钢及其奥氏体晶粒度的细化方法。

技术介绍

[0002]奥氏体是碳在γ-Fe中的间隙固溶体，具有面心立方结构。奥氏体晶粒为钢在奥氏体化时所得到的晶粒，此时的晶粒尺寸称为奥氏体晶粒度。
[0003]奥氏体晶粒度对冷却后钢的组织和性能有很大的影响。一般地说，粗大的奥氏体实际晶粒往往导致冷却后获得粗大的组织，而粗大的组织又往往相应地具有较低的塑性和韧性。因此，在热处理时应严格控制奥氏体晶粒大小，以获得良好的综合性能。
[0004]因此，如何有效控制并细化齿轮钢的奥氏体晶粒度为本领域需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的在于提供一种齿轮钢及其奥氏体晶粒度的细化方法，其能够控制并细化齿轮钢的奥氏体晶粒度，有效改善上述技术问题。
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种齿轮钢，按质量百分比计，齿轮钢包括：
[0007]C：0.19-0.21％，Si：0.20-0.30％，Mn：0.95-1.05％，P≤0.020％，S：≤0.015％，Cr：1.05-1.15％，Cu≤0.05％，Al：0.010-0.015％，Ti：0.052-0.058％，B≤0.0003％，O≤10ppm，N：61-69ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0008]在上述实现过程中，通过合理的Ti和N含量及配比，有效决定氮化钛的形态和数量，并有效细化氮化钛的晶粒，控制并细化奥氏体晶粒度。
[0009]在一种可能的实施方案中，齿轮钢于950
±
5℃保温11.5-12.5h后，直接水冷后检测获得的钢材的奥氏体晶粒度，其中，钢材的奥氏体晶粒度不小于7.5级。
[0010]第二方面，本申请实施例提供一种本申请第一方面提供的齿轮钢的奥氏体晶粒度的细化方法，其包括：
[0011]在连铸工艺中，结晶器电磁搅拌参数控制为(150A
±
5A)/2.5Hz，末端电磁搅拌参数为(200A
±
10A)/4Hz。
[0012]在上述实现过程中，通过上述参数配合，有效均匀成分，进一步提高产品的性能，其中结晶器电磁搅拌参数及末端电磁搅拌参数过大，容易导致成分偏析严重并产生白亮带。
[0013]在一种可能的实施方案中，连铸工艺中，采用恒定的钢水过热度以及恒定的拉速。
[0014]采用恒定的钢水过热度以及恒定的拉速，保证连铸过程的稳定性，避免产生较大的液面波动，影响产品质量。
[0015]在一种可能的实施方案中，钢水过热度为20-30℃。
[0016]在一种可能的实施方案中，拉速为0.85
±
0.02m/min。
[0017]在一种可能的实施方案中，连铸工艺中，二冷水冷却强度为0.46
±
0.02L/Kg。
[0018]在一种可能的实施方案中，连铸工艺中，采用的坯型的断面尺寸为280*280mm。
[0019]通过连铸工艺中各参数的优化，有效细化氮化钛，同时保证氮化钛分散均匀，进而有效细化奥氏体晶粒度并保证其分散均匀性。
附图说明
[0020]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。
[0021]图1为本申请实施例1的齿轮钢的组织金相照片；
[0022]图2为本申请对比例1的齿轮钢的组织金相照片；
[0023]图3为本申请实施例1的齿轮钢中氮化钛分布情况照片；
[0024]图4为本申请对比例1的齿轮钢中氮化钛分布情况照片。
具体实施方式
[0025]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。
[0026]本领域技术人员知晓Al、V、Nb、Ti均为细化奥氏体晶粒度的元素，然而不同元素的添加及其配比对于最后的产品的性能具有较大的影响。例如Ti为细化奥氏体晶粒度的元素，但是实际操作过程中，利用Ti细化奥氏体的过程中，钢液中易析出大颗粒带有棱角的氮化钛夹杂物，不但起不到细化晶粒的作用，而且会成为裂纹源，对齿轮造成危害，降低其疲劳寿命。
[0027]因此，现有技术一般采用Al用于细化奥氏体晶粒度，Al含量高了之后，虽然形成的AlN粒子细小，能够起到很好的钉扎晶界、细化晶粒的效果。但是过高的Al含量对冶炼过程有一定影响，例如高Al含量很容易引起二次氧化，影响钢的洁净度；此外，齿轮钢中常常加入一定的S含量改善切削性能，高Al高S钢可浇性很差，影响实际生产效率。
[0028]因此，如何选择合适的方式细化奥氏体晶粒度，是本领域需解决的技术问题之一。
[0029]以下针对本申请实施例的齿轮钢及其奥氏体晶粒度的细化方法进行具体说明：
[0030]本申请提供一种齿轮钢，按质量百分比计，齿轮钢包括：C：0.19-0.21％，Si：0.20-0.30％，Mn：0.95-1.05％，P≤0.020％，S：≤0.015％，Cr：1.05-1.15％，Cu≤0.05％，Al：0.010-0.015％，Ti：0.052-0.058％，B≤0.0003％，O≤10ppm，N：61-69ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0031]其中，Ti过高，则氮化钛尺寸过大，细化晶粒效果不明显，对钢材的疲劳性能产生负面影响，Ti过低产生不了足够的氮化钛，晶粒得不到细化。因此，采用Ti质量百分比为0.052-0.058％的较窄范围，具体例如Ti的质量百分比为0.052％、0.054％、0.055％、0.056％或0.058％等，N的质量百分比为61-69ppm，具体例如61ppm、63ppm、65ppm、67ppm或
69ppm等，采用合理的Ti及N的含量及配比，可有效细化获得的氮化钛尺寸，细化奥氏体晶粒，同时改善晶粒的尺寸均匀性，避免制备过程中钢液中析出大颗粒带有棱角的氮化钛夹杂物进而降低疲劳裂纹源等，有效提高齿轮钢的综合性能。
[0032]Al的添加，可有效脱氧，控制钢中Al含量在0.01-0.015％，有效降低钢中氧含量，保证氮化钛收得率高且含量稳定，用于细化晶粒。
[0033]C的添加，保证齿轮钢具有足够的强度、硬度，例如C的质量百分比为0.19％、0.2％或0.21％。Si的质量百分比为0.20％、0.23％、0.25％、0.27％或0.30％等，Mn对钢起强化作用，提高钢的淬透性能，其质量百分比为0.95％、0.98％、1％或1.05％等。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种齿轮钢，其特征在于，按质量百分比计，所述齿轮钢包括：C：0.19-0.21％，Si：0.20-0.30％，Mn：0.95-1.05％，P≤0.020％，S：≤0.015％，Cr：1.05-1.15％，Cu≤0.05％，Al：0.010-0.015％，Ti：0.052-0.058％，B≤0.0003％，O≤10ppm，N：61-69ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的齿轮钢，其特征在于，所述齿轮钢于950
±
5℃保温11.5-12.5h后，直接水冷后检测获得的钢材的奥氏体晶粒度，其中，所述钢材的奥氏体晶粒度不小于7.5级。3.一种如权利要求1所述的齿轮钢的奥氏体晶粒度的细化方法，其特征在于，包括：在连铸工艺中，结晶器电磁搅拌参数控制为(1...

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