一种水淬铸钢重载齿轮新材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种水淬铸钢重载齿轮新材料，属于铁合金技术领域。一种水淬铸钢重载齿轮新材料，其化学成分按重量百分比为：C：0.15～0.25%，Si：0.30～0.60%，Mn：0.80～1.20%，S≤0.020%，P≤0.020%，Cr：0.90～1.30%，Ni：1.50～2.00%，Mo：0.30～0.50%，Nb：0.010～0.030%，Cu：≤0.30%，Al：≤0.06%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。本发明专利技术一种水淬铸钢重载齿轮新材料，能够有效改善合金钢的塑韧性，提高合金钢的综合性能。合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种水淬铸钢重载齿轮新材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于铁合金
，具体涉及一种水淬铸钢重载齿轮新材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]重载齿轮作为重要的大型机械设备，其质量的优劣直接关系到设备的运行安全。其主要运用在矿山机械方面，国家历来对矿山机械在安全、质量等指标上要求极为严格。目前为满足矿山机械节能环保的发展要求和使用工作效率提高的目标，设备的规格越来越大，重载齿轮是其重要零件，其质量关乎设备的安全运行。随着设备的越来越大，对铸钢大齿轮的工况提出了更高的要求，在具有高硬度、高强度和高耐磨性的同时，还要具有良好的塑性。铸钢大齿轮的破坏形式以磨损和应力疲劳为主，由此导致设备停机，常常给用户的使用带来很大的风险。
[0003]ZG40CrNi2Mo钢为目前通用的重载齿轮材料，是一种中碳合金高强度钢，同时也属于低合金中碳调质钢，参见国家标准GB/T37682
‑
2019。
[0004]文献（云红,申常江,雷小荣.40CrNi2MoA钢大锻件的调质热处理[J].金属热处理,2004,29(12):68
‑
68.）提到40CrNi2MoA钢大锻件经过850℃油淬、550℃回火处理后获得了良好的综合力学性能，整个横截面上的硬度分布比较合理，调质质量稳定可靠，达到了要求的技术条件。
[0005]该合金钢采用调质（油淬+回火）工艺以保证材料的综合性能，但采用油淬工艺时存在生产效率低，污染环境，成本较高等问题；同时碳含量相对较高（0.37
‑r/>0.43%），使得塑韧性不足，会诱发导致裂纹的产生。
[0006]专利文献CN105441649A公开了一种提高C
‑
Cr
‑
Mn
‑
Si
‑
Mo合金钢硬度及冲击韧性的方法，组分质量分数为：C:0.32，Cr:0.98
‑
1.04，Mn:0.98，Si:0.47
‑
0.58，Mo:0.17
‑
0.3，Ni:0.08
‑
2.43，P:0.01
‑
0.03，S:0.0001，低合金钢经中频感应电炉熔炼及砂型铸造法浇注成Y型，经1050℃
×
2h正火+920℃
×
2h水淬+250℃
×
2h回火处理。该专利技术钢V型缺口冲击吸收功为11.9J，硬度50.47HRC，塑韧性较差。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的在于提供一种水淬铸钢重载齿轮新材料，以有效改善合金钢的塑韧性，提高合金钢的综合性能。
[0008]本专利技术的另一个目的是提供一种水淬铸钢重载齿轮新材料的方法。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种水淬铸钢重载齿轮新材料，其化学成分按重量百分比为：C：0.15～0.25%，Si：0.30～0.60%，Mn：0.80～1.20%，S≤0.020%，P≤0.020%，Cr：0.90～1.30%，Ni：1.50～2.00%，Mo：0.30～0.50%，Nb：0.010～0.030%，Cu：≤0.30%，Al：≤0.06%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
[0010]对于材料而言，其主要任务是保证由其所制成的构件在一定的工作条件和一定的期限内能安全服役而不发生失效；对于开发新材料都需要提高其力学性能（强度、塑性、韧性），而材料的力学性能与其微观组织具有密切的联系。从微观上讲，材料之所以破坏，根本的原因是材料第二相粒子或所含的夹杂物诱发的空穴成核、长大及聚合直至与宏观裂纹连接，最终产生延性裂纹扩展。在本专利技术中，碳元素主要是通过固溶在基体中或者与其他合金元素形成弥散碳化物的方式发挥其强化作用，降低碳含量可以相应的改善材料的塑韧性。其中Cr可以形成碳化物和影响M3C大小，而Mo可以形成M2C等碳化物，通过这些形式起到弥散强化作用；Nb形成Nb（C，N）第二相粒子抑制晶粒长大；Ni可以降低位错运动的阻力，改善塑韧性；使得最终获得良好的综合力学性能，同时避免裂纹的产生。
[0011]作为本专利技术的一种优选实施方案，C重量百分比含量为0.15～0.25%，可以选择0.15%、0.16%、0.17%、0.18%、0.19%、0.20%、0.21%、0.22%、0.23%、0.24%、0.25%；Si重量百分比含量为0.30～0.60%，可以选择0.30%、0.31%、0.33%、0.35%、0.36%、0.37%、0.39%、0.40%、0.41%、0.43%、0.45%、0.46%、0.48%、0.49%、0.50%、0.51%、0.53%、0.54%、0.55%、0.56%、0.59%、0.60%；Mn重量百分比含量为0.80～1.20%，可以选择0.80%、0.81%、0.84%、0.85%、0.86%、0.89%、0.90%、0.91%、0.94%、0.95%、0.96%、0.99%、1.00%、1.01%、1.04%、1.05%、1.06%、1.09%、1.10%、1.11%、1.14%、1.15%、1.16%、1.19%、1.20%；S重量百分比含量≤0.020%，更优选为S≤0.010，为有害元素，含量控制越低，性能越好；P重量百分比含量≤0.020%，更优选为P≤0.010，为有害元素，含量控制越低，性能越好；Cr重量百分比含量为0.90～1.30%，可以选择0.90%、0.91%、0.94%、0.95%、0.96%、0.99%、1.00%、1.01%、1.04%、1.06%、1.09%、1.11%、1.14%、1.16%、1.19%、1.21%、1.24%、1.26%、1.29%、1.30%；Ni重量百分比含量为1.50～2.00%，可以选择1.50%、1.51%、1.54%、1.56%、1.59%、1.61%、1.64%、1.66%、1.69%、1.71%、1.74%、1.76%、1.79%、1.81%、1.84%、1.86%、1.89%、1.91%、1.94%、1.96%、1.99%、2.00%；Mo重量百分比含量为0.30～0.50%，可以选择0.30%、0.31%、0.34%、0.35%、0.36%、0.39%、0.40%、0.41%、0.44%、0.45%、0.46%、0.49%、0.50%；Nb重量百分比含量为0.010～0.030%，可以选择0.010%、0.011%、0.014%、0.015%、0.016%、0.019%、0.020%、0.021%、0.024%、0.025%、0.026%、0.029%、0.030%；Cu重量百分比含量≤0.30%，优选为≤0.20%，更优选为≤0.10%；Cu在本专利技术材料中属于有害元素，尽可能控制在较低含量，同时本领域技术人员知晓，Cu的含量与原材料的纯净度有关，不易完全去除，含量控制越低也意味着成本越高，同时对原材料的纯净度也提出了更高的要求。因此基于本专利技术材料的组成、性能及其成本的整体考究，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水淬铸钢重载齿轮新材料，其特征在于：其化学成分按重量百分比为：C：0.15～0.25%，Si：0.30～0.60%，Mn：0.80～1.20%，S≤0.020%，P≤0.020%，Cr：0.90～1.30%，Ni：1.50～2.00%，Mo：0.30～0.50%，Nb：0.010～0.030%，Cu：≤0.30%，Al：≤0.06%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。2.如权利要求1所述的一种水淬铸钢重载齿轮新材料，其特征在于：其化学成分按重量百分比为：C：0.15～0.25%，Si：0.30～0.60%，Mn：1.00～1.20%，S≤0.020%，P≤0.020%，Cr：1.00～1.30%，Ni：1.70～2.00%，Mo：0.40～0.50%，Nb：0.010～0.030%，Cu：≤0.30%，Al：≤0.06%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。3.如权利要求1所述的一种水淬铸钢重载齿轮新材料，其特征在于：其化学成分按重量百分比为：C：0.15～0.25%，Si：0.35～0.55%，Mn：1.05～1.20%，S≤0.020%，P≤0.020%，Cr：1.05～1.30%，Ni：1.85～2.00%，Mo：0.40～0.50%，Nb：0.010～0.030%，Cu：≤0.30%，Al：≤0.06%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。4.如权利要求1所述的一种水淬铸钢重载齿轮新材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿铁，魏长锁，贾冠飞，徐恩献，胡中华，梁敏，田磊，王助龙，贾会平，温东旭，杨继红，史国峰，张凯强，林乙丑，陈艳芳，
申请(专利权)人：洛阳中重铸锻有限责任公司，
类型：发明
国别省市：