[發(fā)明專利]一種易切削齒輪鋼及其生產(chǎn)工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210219884.0
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102703817A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉憲民;王時林
• 申請（專利權(quán)）人: 中天鋼鐵集團有限公司
• 主分類號: C22C38/18
• 分類號: C22C38/18;C22C38/20;C22C38/22;C22C38/40;C22C38/42;C22C38/44;C21C7/10
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，涉及一種齒輪鋼，具體地說是一種易切削齒輪鋼及其生產(chǎn)工藝。?

背景技術(shù)

我國齒輪用鋼，自二十世紀五十年代首批汽車生產(chǎn)，引用了前蘇聯(lián)I'OCT標準中的牌號和性能指標，用量最大的是18CrMnTi鋼，二十世紀八十年代改為20CrMnTi，該鋼號一直沿用至今。是目前國內(nèi)用于制造各種工程機械、汽車、農(nóng)用車等傳動齒輪、齒輪材料中使用量最大的一個齒輪鋼種，這種材質(zhì)由于符合我國的資源，具有成本低、工藝性能好、價格低的優(yōu)點且可以滿足國內(nèi)大多數(shù)齒輪材質(zhì)的要求。因此這種材質(zhì)仍占據(jù)著中國汽車齒輪鋼材制造用量的5O％左右,由于鈦鋼具有晶粒均勻細小，晶粒長大傾向小，熱處理工藝成熟穩(wěn)定、價格便宜等優(yōu)點，而且我國鈦資源豐富，所以在我國一直被廣泛應(yīng)用于汽車、農(nóng)業(yè)機械等產(chǎn)品中。但隨著我國五十年來經(jīng)濟的發(fā)展和各種車型的引進，國外CrMo、CrNiMo等鋼同時被引進和試制。我國的齒輪鋼由單一的CrMnTi鋼發(fā)展到CrMo、?CrNiMo、MnCrB、CrNiMn等多個品種的齒輪鋼，逐漸弱化了Cr—Mn—Ti系齒輪鋼的主導(dǎo)地位。在車輛齒輪中20CrMnTi齒輪鋼所占比例已遠遠小于34％。已形成了適用不同車型、不同部位的多個系列的齒輪鋼。?

齒輪鋼的總體發(fā)展方向為高性能、低成本、易加工、長壽命和多品種化。開發(fā)節(jié)省合金元素的鋼種。如德國ZF公司的ZF6和ZF7是Mn—Cr—B系齒輪鋼，它具有晶粒細小、淬透性帶窄、滲碳穩(wěn)定性好、熱處理變形穩(wěn)定等特點，滲碳處理后彎沖值高。由于制造齒輪時需要進行大量的切削加工，所以開發(fā)易切削齒輪鋼是齒輪鋼技術(shù)的另一個發(fā)展方向。?

當前我國汽車用齒輪年用鋼252萬t，該鋼種是特鋼廠優(yōu)特鋼生產(chǎn)的主導(dǎo)品種。眾所周知，齒輪在工作過程中要承受交變載荷、沖擊載荷和磨損，?對鋼的性能要求高、質(zhì)量要求嚴，因此，從鋼種使用工藝性特點和可加工性要求兩方面出發(fā)，不斷提高20CrMnTi鋼的質(zhì)量控制能力，對提高特鋼廠?20CrMnTi鋼質(zhì)量水平、增加市場占有率，以及增強企業(yè)的核心競爭力，有著十分重要的意義。20CrMnTi鋼基體組織為鐵素體+珠光體組織，但20CrMnTi鋼在成分設(shè)計上加進了Ti,?不可避免地在鋼材內(nèi)部產(chǎn)生或大或小的TiN夾雜物，Ti是齒輪鋼中的重要元素，但是Ti在?鋼中易形成顆粒大、帶尖棱角的TiN，是疲勞裂紋源，其危害比氧化物夾雜還嚴重。對于20CrMnTi的發(fā)展前途，早在“六五”期間就已有議論，主要是TiN不變形夾雜物比基體硬，影響加工精度，在使用時會成為疲勞源而影響?齒輪的疲勞壽命。因此，主要通過兩種措施減少TiN形成機會。一是盡量降低Ti含量，并通過精煉喂Ti線工藝替代原來直接加塊狀合金，提高Ti收得率，把Ti成分控制在很窄范圍內(nèi)。?二是保證連鑄鋼液脫氧良好，連鑄過程采用全過程保護澆注，盡量避免與大氣接觸以減少鋼液吸氮。?

汽車工業(yè)近來面臨的一個迫切問題是汽車輕量化，為此必須提高汽車齒輪鋼的設(shè)計應(yīng)力和各項綜合能力。?

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中20CrMnTi存在的缺點，本發(fā)明的目的是提供一種易切削齒輪鋼及其生產(chǎn)工藝。本發(fā)明采用Cr-Mn-Al-S系齒輪鋼代替原來的Cr—Mn—Ti系齒輪鋼，?20CrMnAlS齒輪鋼與20CrMnTi齒輪鋼相比有較近碳含量、鉻含量、錳含量，加入Al、S元素，充分運用晶內(nèi)鐵素體來細化晶粒。?

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：?

一種易切削齒輪鋼，其特征在于：該齒輪鋼按重量百分比其成分為：C?0.14～0.22%、Si?0.20～0.35%、Mn?0.95～1.15%、?Cr?0.95～1.15%?、Al?0.020-0.060、?P≤0.035%?、S?0.012-0.030%?，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選的：該齒輪鋼按重量百分比其成分為：C??0.16-0.22%、Si?0.23～0.33%、Mn?0.97～1.13%?、?Cr?0.97～1.13%、?Ni≤0.30?%?、Mo≤0.30%?%、?Cu≤0.020%?、Al0.020-0.060、?P≤0.0030%、??S?0.012-0.028%?，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。?

各元素的作用：?

1)?C：在所有元素中,碳提高強度的能力最大，碳對淬火回火鋼的強化效果大約為硅的5倍，鉻的9倍和錳的18倍,所以為保證齒輪鋼具有足夠的強度、硬度，鋼中必須含有相當高的碳含量。

2)?Mn：對鋼起強化作用，提高鋼的淬透性能。?

3)?Cr：對鋼起強化作用，提高鋼的淬透性能。?