[發明專利]一種中硬齒面重載齒輪用無鉛易切鋼及其制備方法

無效

• 申請號: 200710019067.X
• 申請日: 2007-11-15
• 公開（公告）號: CN101168824A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發明（設計）人: 趙麥群;張顥;武占學;陳立人;李濤
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C22C38/32
• 分類號: C22C38/32;C22C33/04;B22D37/00;B21J1/06;C21D8/00;C21D1/18
• 代理公司: 西安弘理專利事務所
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，涉及一種中硬齒面重載齒輪用無鉛易切鋼，還涉及該種中硬齒面重載齒輪用無鉛易切鋼的熔煉、鍛造、熱處理等制備和工藝方法。

背景技術

自易切削鋼問世以來，至今已有80多年的歷史，其發展的速度非常驚人。目前全世界每年約有500萬噸易切削鋼的消耗量，大部分都消耗在發達國家，而其中的一半以上是由美國和日本生產的。我國從50年代就開始生產易切削鋼，產量由每年幾千噸增加到現在的每年十幾萬噸。但無論從數量和品種上都與國外存在較大差距，因此每年都要從國外進口大量的易切鋼材料，進口的成本很高。

現在的泥漿泵重載齒輪主要使用含鉛易切鋼材料，對易切鋼材料的主要技術要求是齒面硬度達到HB270～320。國內曾經開發了一種含鉛易切鋼，滿足了對材料切削性能和力學性能方面的要求，然而該種含鉛易切鋼在煉鋼、鍛造和機械加工中均表現出毒性，對生產人員的健康直接構成了威脅，最終使該含鉛易削鋼的生產研發被迫停止。繼而齒輪用鋼又改用42CrMoT材料，如果完全按照圖紙的機械性能要求，則切削加工難度很大，生產效率降低，為此只好降低齒面硬度(一般為HB180～220)，這又導致了齒輪的早期點蝕，嚴重時會導致齒輪報廢。因此選用42CrMoT調質鋼生產泥漿泵齒輪也不適應現代生產實際使用的要求，迫切需要一種切削加工性能良好，又能滿足力學性能要求的新鋼種。

發明內容

本發明的目的是開發一種中硬齒面重載齒輪用無鉛易切鋼，解決現有的無鉛易切鋼切削加工難度大，齒輪的早期點蝕嚴重的問題，達到使該種無鉛易切鋼具有良好的切削性能和熱加工性能。

本發明的另一目的是提供上述無鉛易切鋼的熔煉、鍛造、熱處理的制備工藝方法。

本發明采用的技術方案是，一種中硬齒面重載齒輪用無鉛易切鋼，按質量百分比由以下組分組成：C為0.32～0.38％、Si為0.20～0.40％、Mn為1.00～1.30％、Mo為0.25～0.35％、Cr為0.9～1.1％、S為0.08～0.10％、B為0.001～0.005％、Re為0.04～0.08％、Ti為0.01～0.03％，其余為Fe。

本發明采用的另一個技術方案是，一種制備上述無鉛易切鋼的方法，該方法按以下步驟進行：

步驟1：熔煉工藝，采用相應爐料和元素燒損率進行配料計算，稱取各組分鐵合金的質量，稀土、硼元素以稀土硅鐵和硼鐵的形式，在出鋼前直接加入爐內鋼液中，在添加稀土處理鋼液時要強烈攪拌，隨即出鋼，出鋼溫度控制在1630℃±10℃，澆注溫度控制在1580℃±10℃，按“低溫快澆”原則進行澆注，加入覆蓋劑，使鋼液不外露；

步驟2：鍛造工藝，對步驟1所得到的鋼錠進行鍛比≤6的鍛造加工，開鍛溫度為1150℃～1200℃，終鍛溫度為870℃～900℃，加熱方式為空氣爐加熱；

步驟3：熱處理工藝，對步驟2所鍛后得到的鋼錠，保持淬火溫度為：850±20℃油淬，回火溫度為：560±20℃，既得。

所述的步驟1中，硫元素的加入方式采用爐中增S，并以硫化亞鐵的形式加入。

本發明的有益效果是，使本發明的無鉛易切鋼具有良好的切削性能和熱加工性能，解決了現有的無鉛易切鋼切削加工難度大，齒輪的早期點蝕嚴重的問題。

附圖說明

圖1是本發明的無鉛易切鋼鑄態和鍛態的夾雜物形貌圖，其中，a是鑄態夾雜物形態圖，b是鍛態夾雜物形態圖；

圖2是本發明的無鉛易切鋼拉伸和沖擊斷口形貌圖，其中，a是拉伸試樣斷口形貌圖，b是沖擊試樣斷口形貌圖；

圖3是本發明的無鉛易切鋼與42CrMo鋼主切削力Fz與切削速度V的關系比較圖；

圖4是本發明的無鉛易切鋼與42CrMo鋼切削溫度T與切削速度V的關系圖；

圖5是本發明的無鉛易切鋼的熱處理組織形貌圖，其中a為鋼的退火組織形貌圖，b為淬火組織形貌圖，c為調質組織形貌圖；

圖6是本發明的無鉛易切鋼的回火溫度對硬度的影響圖；

圖7是本發明的無鉛易切鋼的實施例橫向沖擊斷口組織圖，其中，a是試樣橫向斷口的低倍掃描照片組織圖，b是為試樣斷口的剪切唇區組織圖，c是韌窩狀斷口組織圖，d是韌窩狀斷口組織圖；

圖8是本發明的無鉛易切鋼的實施例縱向沖擊斷口組織圖，其中，a是試樣斷口低倍掃描照片組織圖，b是試樣斷口在靠近缺口部位為脆性斷口組織圖，c是試樣在遠離缺口部位出現韌性斷口組織圖，d是試樣在遠離缺口部位出現韌性斷口組織圖。

具體實施方式