[發明專利]一種高鐵齒輪鋼及其制備方法

在審

• 申請號: 202110944803.2
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113652611A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 王之香;南海;張錦文;王育田;苗華軍;趙志剛
• 申請（專利權）人: 山西太鋼不銹鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/44;C22C38/50;C22C38/54;B21J5/00;C21D8/00;C22C33/04
• 代理公司: 北京市浩天知識產權代理事務所(普通合伙) 11276
• 代理人: 周華寧

本發明公開了一種高鐵齒輪鋼，以重量百分比計，包括：C 0.13％～0.16％，Si 0.23％～0.40％，Mn 0.40％～0.55％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cr 1.4％～1.6％，Ni 1.3％～1.5％，Mo 0.25％～0.35％，Al 0.015％～0.035％，N 0.005％～0.010％，B≤0.0004％，Ti≤0.0005％，余量為Fe及其他不可避免的雜質元素。本發明還公開了一種高鐵齒輪鋼的制造方法，包括：冶煉具有所需元素組成的鋼水；將鋼水模鑄成鋼錠；鍛造鋼錠；熱處理，隨后冷卻。本發明的高鐵齒輪鋼具有優異的力學性能、沖擊韌性、淬透性性能，可以用于制造時速250公里、時速350公里高鐵齒輪。

技術領域

本發明涉及合金鋼材料技術領域，具體地，本發明涉及一種高鐵齒輪鋼及其制備方法，更具體地，本發明涉及用于制造時速250公里和時速350公里的高鐵齒輪合金鋼材料。

背景技術

我國鐵路發展迅速、規模不斷擴大，中國鐵路營業里程達12.7萬公里，其中高鐵總里程已經達到2.5萬公里，占全世界高鐵總量的2/3。中國高鐵經過近10年的“引進－消化－吸收－創新”，高速鐵路產業取得了快速發展，然而，中國高端裝備崛起的背后，也面臨著核心關鍵部件落后的掣肘，長期以來，我國高鐵列車用齒輪傳動系統完全被德國和日本公司所壟斷，近年關鍵部件-齒輪逐步實現了國產化，達到高鐵國產化及走出去的重大需求。

齒輪箱作為高速動車組牽引系統重要傳動設備，在運行過程中主要承受來自于線路激烈的沖擊作用，相較國外已有高鐵，我國高鐵因南北溫差大、跨度廣、速度高、長時間運行等復雜多變工況，對齒輪傳動系統的溫度控制、振動、可靠性等都提出了更為苛刻的要求。因此齒輪作為動車組動力轉向架齒輪箱的關鍵部件之一,其質量優劣直接決定高鐵傳動系統的穩定性和使用壽命。按要求，高鐵齒輪鋼要達到100億周次疲勞壽命。制造的齒輪需滿足30年/2400萬公里全服役周期使用年限要求。結合中國使用環境，國產化高鐵齒輪材料需具有高的強度、良好的韌性及符合梯度變化的優良淬透性能，并且還要在滾齒操作時易切削，因此各元素含量及合金化、殘余元素的選擇是關鍵。

發明內容

鑒于上述問題，提出了本發明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的高鐵齒輪鋼及其制備方法。

具體來說，本發明是通過如下技術方案實現的：

一種齒輪鋼，以重量百分比計，包括：C 0.13％～0.16％，Si 0.23％～0.40％，Mn0.40％～0.55％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cr 1.4％～1.6％，Ni 1.3％～1.5％，Mo0.25％～0.35％，Al 0.015％～0.035％，N 0.005％～0.010％，B≤0.0004％，Ti≤0.0005％，余量為Fe及其他不可避免的雜質元素。

可選地，以重量百分比計，所述齒輪鋼包括：C 0.14％～0.15％，Si 0.23％～0.26％，Mn 0.51％～0.53％，P≤0.004％，S≤0.002％，Cr 1.56％～1.57％，Ni 1.45％～1.49％，Mo 0.25％～0.26％，Al 0.023％～0.024％，N 0.0058％～0.0062％，B 0.0002％，Ti 0.0003％～0.0004％，余量為Fe及其他不可避免的雜質元素。

一種齒輪鋼的制備方法，包括以下步驟：

(1)冶煉具有所需元素組成的鋼水；

(2)將鋼水模鑄成鋼錠；

(3)鍛造鋼錠；

(4)熱處理，隨后冷卻。

可選地，步驟(1)進一步包括：EBT電爐冶煉，LF鋼包精煉爐精煉，和VD真空脫氣。

可選地，EBT電爐的出鋼條件是：C≥0.06％，P≤0.010％；EBT電爐的出鋼溫度是1650～1690℃。