[發(fā)明專利]一種易切削齒輪鋼硫化物形態(tài)的控制方法

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• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114393182A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊世釗;俞杰;朱天浩;高華耀;周湛
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇聯(lián)峰能源裝備有限公司
• 主分類號: B22D11/043
• 分類號: B22D11/043;B22D11/115;B22D11/18;C21C5/52;C21C7/00;C21C7/06;C21C7/10;C22C38/00;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/20;C22C38/28;C22C38/42
• 代理公司: 南京智造力知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32382
• 代理人: 陳佳佳

本發(fā)明屬于齒輪用鋼領(lǐng)域，涉及一種易切削齒輪鋼硫化物形態(tài)的控制方法；所述鋼材包括以下重量百分比的成分：碳0.17～0.23，硅0.17～0.37，錳0.9～1.2，鉻1.1～1.4，鋁0.01～0.03，鈦0.03～0.09，銅≤0.2，鎳≤0.25，磷≤0.03，硫0.01～0.035，氮0.002?0.008，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。步驟包括電爐冶煉、LF精煉、VD真空處理、連鑄、連續(xù)軋制和緩冷；通過增加錳、鉻元素的含量提高力學(xué)性能、鈣處理來改善澆注性；采用低鋁、低硫控制硫化物形態(tài)，采用微合金化，加入鈦元素提高產(chǎn)品淬透性，且鈦和鋼水中的氮元素生成細(xì)小彌散分布的氮化鈦，改善了產(chǎn)品的金相組織。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于齒輪用鋼技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種易切削齒輪鋼硫化物形態(tài)的控制方法。

背景技術(shù)

隨著精密齒輪等機械零部件的加工要求越來越高，加工成本占據(jù)了制造成本的主要部分，有時甚至超過了總成本的一半，所以通過減少加工成本來控制總制造成本愈發(fā)受到重視，易切削齒輪鋼應(yīng)運而生。

目前常見的有硫系、鉛系、鈣系、鉍系等易切削鋼。易切削齒輪鋼的優(yōu)點是：切削時斷削容易，刀具受力小從而使得刀具使用壽命延長，能耗較低。目前全球易切削鋼年需求量在400萬噸以上，以美國和日本為代表的發(fā)達(dá)國家，其易切削鋼產(chǎn)量和增速遙遙領(lǐng)先。我國自上世紀(jì)50年代開始研制易切削鋼，目前國內(nèi)年產(chǎn)量尚不及需求量的一半，仍然依賴大量進(jìn)口。雖然近年來我國易切削鋼發(fā)展迅猛，但在一些高性能易切削鋼材產(chǎn)品上，無論是產(chǎn)量、質(zhì)量還是生產(chǎn)水平，都和國外先進(jìn)鋼生產(chǎn)國(如美國、日本)有較大差距。尤其是世界上使用最廣的硫系易切削鋼，在硫化物形貌控制方面，一旦控制不當(dāng)，極易產(chǎn)生宏觀缺陷，降低鋼材力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對以上不足，提供一種易切削齒輪鋼，并提供了其制備方法，采用微合金化，增加錳、鉻的含量提高產(chǎn)品力學(xué)性能，控制淬透性在較窄的范圍內(nèi)；通過鈣處理來改善澆注性；采用低鋁、低硫控制硫化物形態(tài)，改善最終產(chǎn)品的切削性能；加入一定量的鈦提高產(chǎn)品淬透性，且鈦和鋼水中的氮元素生成細(xì)小彌散分布的氮化鈦，改善產(chǎn)品金相組織。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

首先提供一種易切削齒輪鋼，包括以下重量百分比的化學(xué)成分：

碳0.17～0.23，硅0.17～0.37，錳0.90～1.20，鉻1.10～1.40，鋁0.010～0.030，鈦0.030～0.090，銅≤0.20，鎳≤0.25，磷≤0.030，硫0.010～0.035，氮0.0020-0.0080，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選地，所述易切削齒輪鋼包括以下重量百分比的化學(xué)成分：碳0.20～0.23，硅0.23～0.37，錳0.98～1.03，鉻1.23～1.28，鋁0.010～0.025，鈦0.045～0.065，銅≤0.10，鎳≤0.10，磷≤0.020,硫0.010～0.018，氮0.0025～0.0070，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明還提供一種上述的易切削齒輪鋼硫化物形態(tài)的控制方法，包括電爐冶煉、LF精煉、VD真空處理、連鑄和連續(xù)軋制等步驟，各步驟的具體要求如下：

(1)電爐冶煉：

為控制鋼中有害殘余元素，實行優(yōu)質(zhì)鐵水、純凈廢鋼的合理搭配，大大降低煉鋼的制造成本，電爐采用鐵水熱裝技術(shù)，需控制鐵水比≥80％。

出鋼終點的[C]≥0.05％，[P]≤0.015％，出鋼溫度≥1580℃；

所述電爐冶煉出鋼至LF精煉過程中鋼水的成分及鋼水溫度控制目標(biāo)要求為：C：0.08～0.17％、Si：0.10～0.20％、Mn：0.86～1.01％、Cr：1.10～1.25％；溫度≥1530℃；

(2)LF精煉：

該步驟采用沉淀脫氧+擴(kuò)散脫氧，降低鋼水硫含量；