[發明專利]Nb、V、Ti微合金化齒輪鋼及其制備方法、熱處理方法、滲碳處理方法和滲碳齒輪鋼

有效

• 申請號: 202110708190.2
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113388783B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 丁毅;胡乃悅;汪開忠;胡芳忠;張建;楊少朋;龔志翔;陳世杰;金國忠;姜婷
• 申請（專利權）人: 馬鞍山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C22C38/48;C22C38/06;C22C38/50;C22C38/46;C22C33/06;C21D1/26;C21D8/00;C21D1/18;C23C8/22;C23F17/00
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 尹婷婷

1.一種Nb、V、Ti微合金化齒輪鋼，其特征在于，包括以下重量百分比的化學成分：C：0.15~0.19%，Si：0.15~0.30%，Mn：0.60~0.90%，Cr：1.60~1.80%，Mo：0.20~0.35%，Nb：0.025~0.040%，Ni：1.50~1.70%，Al：0.020~0.040%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，V: 0.05~0.15%、 Ti0.05~0.15％，T.O：≤10ppm，[H]：≤1.0ppm，[N]：≤80ppm，其余為Fe和不可避免的雜質元素，其中，Km=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15+10Nb+Al/15（N-Ti/3.4），且Km：0.97~1.37；

所述Nb、V、Ti微合金化齒輪鋼的金相組織為鐵素體+珠光體，晶粒度等級為9.0級以上；

所述Nb、V、Ti微合金化齒輪鋼經滲碳處理后滲碳層的金相組織為針狀馬氏體，心部的金相組織為板條馬氏體；滲碳層晶粒度≥10.0級，晶粒尺寸≤11.2μm；心部晶粒度≥8.5級，晶粒尺寸≤18.5μm；

所述Nb、V、Ti微合金化齒輪鋼的制備方法包括以下步驟：電弧爐冶煉-LF精煉-RH真空處理-連鑄-熱軋-緩冷；

所述熱軋工藝中，連鑄坯經過1230~1280℃加熱保溫≥5h后進行圓鋼軋制，開軋溫度1120~1180℃，終軋溫度930~980℃；

所述緩冷工藝中，軋后經過冷床冷卻至600~650℃入坑緩冷，緩冷時間≥45h。

2.如權利要求1所述的Nb、V、Ti微合金化齒輪鋼，其特征在于，包括以下重量百分比的化學成分：C：0.17~0.19%，Si：0.25~0.28%，Mn：0.72~0.75%，Cr：1.65~1.70%，Mo：0.25~0.28%，Nb：0.030~0.035%，Ni：1.60~1.63%，Al：0.030~0.035%，P：≤0.010%，S：≤0.001%，V:0.10~0.12%、 Ti 0.10~0.12％，T.O：≤10ppm，[H]：≤1.0ppm，[N]：≤80ppm，其余為Fe和不可避免的雜質元素，且Km：1.10~1.15。

3.如權利要求1或2所述的Nb、V、Ti微合金化齒輪鋼的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：電弧爐冶煉-LF精煉-RH真空處理-連鑄-熱軋-緩冷；電弧爐冶煉時，鈮鐵合金在電爐出鋼前加入，Ti與V一起在RH脫氣完成后加入。

4.如權利要求1或2所述的Nb、V、Ti微合金化齒輪鋼的熱處理方法，其特征在于，經熱軋緩冷之后的齒輪鋼經 830±20℃淬火+180±30℃回火進行熱處理。

5.如權利要求4所述的Nb、V、Ti微合金化齒輪鋼的熱處理方法，其特征在于，經熱處理之后的Nb、V、Ti微合金化齒輪鋼的抗拉強度≥1455MPa，屈服強度≥1320MPa，延伸率≥15%，斷面收縮率≥50%，沖擊功KV2≥95J。

6.如權利要求1或2所述的Nb、V、Ti微合金化齒輪鋼的滲碳處理方法，其特征在于，用930±20℃兩次滲碳兩次擴散的工藝進行滲碳，滲碳后，試樣冷卻到室溫，然后加熱到880±20℃，進行油淬，最后在180±30℃回火。

7.一種高接觸疲勞性能的Nb、V、Ti微合金化滲碳齒輪鋼，其特征在于，將利要求1或2所述的Nb、V、Ti微合金化齒輪鋼經權利要求3所述的制備方法進行制備后再經權利要求6所述的滲碳處理方法處理后得到。

8.如權利要求7所述的高接觸疲勞性能的Nb、V、Ti微合金化滲碳齒輪鋼，其特征在于，所述高接觸疲勞性能的Nb、V、Ti微合金化滲碳齒輪鋼的滲碳層的金相組織為針狀馬氏體，心部的金相組織為板條馬氏體；滲碳層晶粒度≥10.0級，晶粒尺寸≤11.2μm；心部晶粒度≥8.5級，晶粒尺寸≤18.5μm。

9.如權利要求7所述的高接觸疲勞性能的Nb、V、Ti微合金化滲碳齒輪鋼，其特征在于，所述高接觸疲勞性能的Nb、V、Ti微合金化滲碳齒輪鋼在壓應力為4.0GPa條件下，額定疲勞壽命L₁₀≥5×10⁷，中值疲勞壽命L₅₀≥8.2×10⁷。