本發明涉及冶金,尤其涉及一種齒輪鋼的生產方法。
背景技術:
1、齒輪鋼是汽車、鐵路、船舶、工程機械中使用特殊合金鋼中要求較高的關鍵材料之一,是保證安全的核心部件的制造材料。齒輪鋼不僅要具備良好的強韌性、耐磨性,工作時要承受沖擊、彎曲和接觸應力,同時要求變形小、加工成的齒輪精度高、噪聲低。隨著機械行業的技術飛速發展,要求齒輪具有更長的使用壽命和安全系數,對齒輪鋼的其性能和質量提出了更高的要求。
2、cn101255531a公開了一種用于冶金行業的低ti齒輪鋼及其生產方法,其組成按重量百分數為:c:0.17~0.23%,si:0.17~0.37%,mn:0.8~1.15%,s≤0.035%,p≤0.035%,cr:1.0~1.35%,ti:0.01~0.038%,o≤20ppm,30ppm≤[n]≤120ppm,余為fe和不可避免的雜質。其生產方法包括電爐或轉爐初煉-lf精煉-真空爐對精煉鋼液處理-全保護連鑄-軋制成材。該crmnti齒輪鋼具有高的純潔度,鋼中的ti含量控制在0.01%~0.038%,這樣即能達到控制crmnti齒輪鋼在滲碳溫度下晶粒不長大,減少夾雜,提高鋼質的目的,同時有利于提高齒輪的疲勞壽命。
3、cn1554791a公開了一種提高齒輪鋼的淬透性與熱加工性能的方法,在電爐冶煉過程中,控制鋼水中的p含量,電爐出鋼時,鋼水中的p≤0.017%,在鋼包精煉爐精煉過程中加入磷鐵合金調整鋼水中p的含量,使成品鋼中p的含量在0.018~0.026%,在鋼包精煉爐精煉的齒輪鋼成品鋼中,合金元素的含量為齒輪鋼標準的中下限。提高齒輪鋼的淬透性與熱加工性能的方法有效地提高了齒輪鋼的淬透性,離開淬火端9mm處的hrc可提高1~10;有效地提高了齒輪鋼的熱加工性能,把齒輪鋼在鍛造、熱處理、熱加工過程中的開裂比例減少20~40%。
4、cn101306435a公開了一種生產齒輪鋼的生產方法,鋼的組分(重量百分比)為:碳0.10~0.35%、硅0.15~0.45%、錳0.60~1.50%、磷≤0.03%、硫≤0.045%、鉻0.80~1.50%、鈦0.03~0.12%、鋁0.01~0.10%、鎳0~0.30%、鉬0~0.20%、銅0~0.20%、氮0.004~0.015%、鐵余量,該方法的工藝流程包括,轉爐初煉→鋼包精煉爐精煉或真空脫氣爐精煉→連鑄→連軋。該方法用轉爐替代電爐生產齒輪鋼,生產周期短、能耗低、環境污染小,并能滿足大批量、高質量齒輪鋼用戶的需求。
5、cn117684076a公開了一種齒輪鋼線材的生產方法,生產工藝流程包括轉爐冶煉—精煉—連鑄—連鑄坯加熱—軋制—冷卻—成品檢驗—入庫。鋼的化學組成重量百分比為c=0.18~0.23,si=0.17~0.35,mn=0.60~0.85,p≤0.025,s=0.015~0.025,cr=0.90~1.20,mo=0.25~0.30,al=0.020~0.050,其余為fe和必不可少的雜質。生產的齒輪鋼線材末端淬透性j1.5=42~47hrc,j9=35~41hrc,j15=29~35hrc;線材熱處理力學性能屈服強度≥900mpa、抗拉強度≥1000mpa;熱處理常溫沖擊aku2≥100j;奧氏體晶粒度≥7級,晶粒度級差≤2級。齒輪冷鐓成型后熱處理各項指標均能達到要求,熱處理后齒輪不變形,能很好的滿足齒輪用鋼的使用需求。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題,本發明提供一種齒輪鋼的生產方法,通過對具有特定的元素組成的鋼坯依次進行加熱、軋制和冷卻退火,得到了力學性能優異的齒輪鋼;所述生產方法簡單,生產效率高,適合大范圍推廣應用。
2、為達此目的,本發明采用以下技術方案:
3、本發明提供一種齒輪鋼的生產方法,所述生產方法包括如下步驟:
4、(1)對鋼坯進行加熱;所述鋼坯的化學成分按質量百分比計為:碳0.13%~0.33%、硅0.2%~0.3%、錳0.5%~1.1%、磷≤0.04%、硫≤0.05%、鉻1%~1.5%、釩0.03%~0.14%、氮0.003%~0.012%、氧≤0.001%及余量為鐵及不可避免的雜質元素;
5、(2)加熱后的鋼坯進行軋制,得到鋼材;所述軋制的終軋溫度為700~830℃;
6、(3)所述鋼材經冷卻退火,得到齒輪鋼。
7、本發明所述的齒輪鋼的生產方法中鋼坯的碳含量為0.13%~0.33%,可以保證齒輪鋼具有很好的強度和疲勞性能;鋼坯的鉻含量為1%~1.5%,可以提高齒輪鋼的強度和韌性。在軋制過程中,終軋溫度對齒輪鋼的組織有重要影響,為了控制晶粒聚集長大的情況,本發明控制終軋溫度為700~830℃,從而保證最終得到的齒輪鋼具有理想的金相組織和優異的力學性能。
8、本發明所述鋼坯的化學成分按質量百分比計為:碳0.13%~0.33%,例如可以是0.13%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.31%或0.33%等,但并不僅限于所列舉的數值,該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用;
9、硅0.2%~0.3%,例如可以是0.2%、0.22%、0.25%、0.27%、0.29%或0.3%等,但并不僅限于所列舉的數值,該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用;
10、錳0.5%~1.1%,例如可以是0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%或1.1%等,但并不僅限于所列舉的數值,該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用;
11、磷≤0.04%,例如可以是0.04%、0.035%、0.03%、0.025%、0.02%、0.01%或0.001%等,但并不僅限于所列舉的數值,該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用;
12、硫≤0.05%,例如可以是0.05%、0.045%、0.04%、0.035%、0.03%、0.02%或0.01%等,但并不僅限于所列舉的數值,該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用;
13、鉻1%~1.5%,例如可以是1%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.45%或1.5%等,但并不僅限于所列舉的數值,該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用;
14、釩0.03%~0.14%,例如可以是0.03%、0.04%、0.05%、0.07%、0.09%、0.1%或0.14%等,但并不僅限于所列舉的數值,該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用;
15、氮0.003%~0.012%,例如可以是0.003%、0.004%、0.005%、0.007%、0.009%、0.01%或0.012%等,但并不僅限于所列舉的數值,該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用;
16、氧≤0.001%,例如可以是0.001%、0.0008%、0.0005%、0.0003%或0.0001%等,但并不僅限于所列舉的數值,該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
17、本發明所述軋制的終軋溫度為700~830℃,例如可以是700℃、720℃、750℃、760℃、800℃、820℃或830℃等,但并不僅限于所列舉的數值,該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
18、優選地,步驟(1)所述加熱包括第一加熱和第二加熱。
19、優選地,所述第一加熱的溫度為600~800℃,例如可以是600℃、630℃、650℃、700℃、730℃、780℃或800℃等,但并不僅限于所列舉的數值,該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
20、優選地,所述第一加熱的保溫時間為60~90min,例如可以是60min、65min、70min、75min、80min、85min或90min等,但并不僅限于所列舉的數值,該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
21、優選地,所述第二加熱的溫度為1080℃~1200℃,例如可以是1080℃、1100℃、1130℃、1150℃、1170℃、1190℃或1200℃等,但并不僅限于所列舉的數值,該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
22、優選地,所述第二加熱的保溫時間為30~60min,例如可以是30min、35min、40min、45min、50min或60min等,但并不僅限于所列舉的數值,該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
23、優選地,步驟(2)所述軋制的開軋溫度為1050~1100℃,例如可以是1050℃、1060℃、1070℃、1080℃、1090℃、1095℃或1100℃等,但并不僅限于所列舉的數值,該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
24、優選地,步驟(3)所述冷卻的方式包括空冷。
25、優選地,步驟(3)所述冷卻退火至300~380℃,例如可以是300℃、310℃、330℃、350℃、360℃、370℃或380℃等,但并不僅限于所列舉的數值,該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
26、作為本發明優選的技術方案,所述生產方法包括如下步驟:
27、(1)對鋼坯進行溫度為600~800℃、保溫時間為60~90min的第一加熱和溫度為1080℃~1200℃、保溫時間為30~60min的第二加熱;
28、所述鋼坯的化學成分按質量百分比計為:碳0.13%~0.33%、硅0.2%~0.3%、錳0.5%~1.1%、磷≤0.04%、硫≤0.05%、鉻1%~1.5%、釩0.03%~0.14%、氮0.003%~0.012%、氧≤0.001%及余量為鐵及不可避免的雜質元素;
29、(2)加熱后的鋼坯進行軋制,得到鋼材;所述軋制的開軋溫度為1050~1100℃,終軋溫度為700~830℃;
30、(3)所述鋼材經空冷冷卻退火至300~380℃,得到齒輪鋼。
31、與現有技術相比,本發明至少具有以下有益效果:
32、本發明提供的一種齒輪鋼的生產方法通過設計鋼坯具有特定的化學成分,之后進行特定溫度的加熱處理、軋制和冷卻退火,得到了強度高且抗疲勞性能好的齒輪鋼,適合大范圍推廣應用。