[發(fā)明專利]一種含氮風電齒輪鋼及其增氮方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210562922.6 | 申請日： | 2022-05-23 |
| 公開（公告）號： | CN115125430B | 公開（公告）日： | 2023-05-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 楊世釗;陳樹軍;俞杰 | 申請（專利權(quán)）人： | 江蘇永鋼集團有限公司 |
| 主分類號： | C22C33/04 | 分類號： | C22C33/04;C22C38/02;C22C38/46;C22C38/58;B22D11/111;B22D11/22;C21C5/35;C21C7/06;C21C7/10 |
| 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： | 朱旭 |
| 地址： | 215600 江蘇*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 含氮風電 齒輪 及其 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種含氮風電齒輪鋼及其增氮方法，齒輪鋼的成分按質(zhì)量百分數(shù)計為C0.36?0.49％，Mn0.95?1.65％，Si0.15?0.32％，Cr0.65?0.92％，Ni0.3?0.65％，V0.05?0.1％，P≤0.015％，S≤0.01％，Cu≤0.08％，Al≤0.08％，Ti≤0.05％、Nb≤0.03％，N0.008?0.012％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；增氮方法包括鋼水冶煉、LF精煉、VD精煉和連鑄工序，提高出鋼潔凈性，均勻鋼水成分、溫度和降低爐渣氧化性；出鋼增氮效果好，優(yōu)化合金和低殘余元素控制，減輕成分偏析、中心疏松、中心裂紋和縮孔，提高含氮風電齒輪鋼的力學性能。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于齒輪鋼技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含氮風電齒輪鋼及其增氮方法。
背景技術(shù)
風電齒輪是風力發(fā)電機的重要組成部分，隨風機設(shè)備的長期周期性運行，風速變化產(chǎn)生頻繁啟停易使齒輪產(chǎn)生疲勞損傷，在疲勞缺陷裂紋萌生并發(fā)展，造成風機故障，因此提高風電齒輪鋼抗惡劣工況和抗疲勞性能力對促進風電技術(shù)具有重要意義，按照使用要求經(jīng)過熱處理之后都具備良好的強度、硬度和韌性或者表面耐磨而心部有良好的韌性耐沖擊。
氮可以和鋼種的Mn、Cr、Ti等合金元素相互作用而提高奧氏體的穩(wěn)定性和力學性能、氮化鋁析出物以釘扎作用阻止晶粒長大。為保證齒滲碳后鋼材具有均勻晶粒度，需要保證氮成分控制，現(xiàn)有風電齒輪鋼如GrNiMo鋼由于鋼生產(chǎn)過程中進行真空處理去氮較高，需要增加氮化合金調(diào)質(zhì)滿足成分控制，氮化合金喂線使熔化區(qū)的氮含量高度過飽和二析出生成氮氣泡造成鋼水液面翻騰引起氧化，使夾雜物難以充分上浮、易降低影響鋼液純凈度，影響鋼水可澆性，導致夾雜物和組織均勻性難以滿足要求，造成齒輪疲勞壽命降低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一，本發(fā)明提供一種含氮風電齒輪鋼及其增氮方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
一種含氮風電齒輪鋼，齒輪鋼的成分按質(zhì)量百分數(shù)計為：C：0.36-0.49％，Mn：0.95-1.65％，Si：0.15-0.32％，Cr：0.65-0.92％，Ni：0.3-0.65％，V：0.05-0.1％，P≤0.015％，S≤0.01％，Cu≤0.08％，Al≤0.08％，Ti≤0.05％、Nb≤0.03％，N：0.008-0.012％；余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
上述含氮風電齒輪鋼的成分設(shè)計原因：
(1)C：碳有助于增加鋼材的強度，但再高會降低塑性和沖擊性，因此本發(fā)明設(shè)計C：0.36-0.49％。
(2)Mn：錳有助于生成紋理結(jié)構(gòu)，增加堅固性、強度和耐磨損性，可提高鋼的淬性和熱加工性能，但錳再高會降低抗腐蝕能力，因此本發(fā)明設(shè)計Mn：0.95-1.65％。
(3)Si：硅有助于增強強度，在煉鋼過程中作為還原劑和脫氧劑，降低Si含量可減輕齒輪在滲碳過程中的內(nèi)氧化，為避免非馬氏體組織沿晶界形成黑網(wǎng)而提高齒輪接觸疲勞壽命，因此本發(fā)明設(shè)計Si：0.15-0.32％。
(4)Cr：鉻能提高強度、強度和耐磨性但同時降低塑性和韌性，為降低齒輪熱后變形穩(wěn)定性和對鋼材化學成分波動的敏感程度，因此本發(fā)明設(shè)計Cr：0.65-0.92％。
(5)Ni：鎳有助于保持強度、抗腐蝕性和韌性，因此本發(fā)明設(shè)計Ni：0.3-0.65％。
(6)V、Ti、Nb：增強抗磨損能力和延展性，鈮能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，為避免氮與鋼種V、Ti、Nb生成穩(wěn)定帶棱角的脆性碳化物并分布在晶界上使鋼的高溫強度和塑性變差，因此本發(fā)明設(shè)計V：0.05-0.1％，Ti≤0.05％、Nb≤0.03％。
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