專利名稱：窄淬透性齒輪鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，特別是涉及一種窄淬透性齒輪鋼及其制備方法。
背景技術(shù)：
齒輪鋼具有高碳的耐磨表層和低碳的高強(qiáng)韌性心部，以使其能承受巨大的沖擊載荷、接觸應(yīng)力和磨損，該鋼種在應(yīng)用時，通常應(yīng)滿足加工性和使用性兩個方面的基本要求。 高性能齒輪鋼研制和開發(fā)正日益受到重視。齒輪鋼是汽車材料中用量較大，要求較高的關(guān)鍵材料之一，它不僅影響車輛壽命， 能耗等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而且對于滿足安全、環(huán)保及舒適要求也至關(guān)重要。我國汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，不僅使齒輪鋼產(chǎn)量有大幅度提高，而且對其質(zhì)量的要求也越來越高，促進(jìn)了汽車材料的升級換代。節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適、智能和網(wǎng)絡(luò)是汽車工業(yè)技術(shù)發(fā)展的總趨勢，汽車工業(yè)發(fā)展對零件發(fā)展的要求是節(jié)約合金(Cr、Ni、Mo等元素)資源，這就需要從設(shè)計(jì)上開發(fā)最經(jīng)濟(jì)的齒輪鋼，能夠滿足輕、中、重型汽車齒輪的性能要求。為了提高汽車的安全性和可靠性，對齒輪鋼的淬透性、非金屬夾雜物、氧含量、顯微組織等都提出了越來越高的要求。目前，評價高質(zhì)量的齒輪鋼主要表現(xiàn)在四個方面一、末端淬透性帶窄，離散度小 (一般水平6 8HRC，先進(jìn)水平4飛HRC) ；二、純潔度高(一般水平全氧< 20ppm，先進(jìn)水平全氧 (15ppm)；三、晶粒度細(xì)小均勻(一般水平為5級，先進(jìn)水平為6級)；四、加工性能好。但現(xiàn)有技術(shù)齒輪鋼的末端淬透性帶寬，如中國專利申請?zhí)枮?01110156328.9， 申請日為2011年6月10日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為一種高強(qiáng)高韌耐蝕高溫軸承齒輪鋼及制備方法的專利申請，該專利申請公開的軸承齒輪鋼化學(xué)元素重量百分配比為C :0. 10%
0.22%, Mn ^ 0. 5%, Si ^ 0. 5%, Cr :12. 0% 15. 0%, Ni :1. 50% 3. 00%, Mo :4. 00% 6. 00%, V 0. 50% 0. 90%, Co :12. 0% 15. 0%, W :0. 30% 2. 00%, Nb :0. 02% 0. 08%, 其中V/Nb 25 35，Mo/ff 6 12，Co/Mo 2 3，Cr+6Si+4Mo+l. 5ff+llV+5Nb 彡 52%, 40C+2Mn+4Ni+30N+2Co ^ 42%,
+ [N] + [H] ( 0. 0040%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；工藝過程為成分配比與控制一真空冶煉一鋼錠熱加工成材一鋼材表面硬化處理一鋼材熱處理，雖然可以滿足服役過程中承受高溫及腐蝕環(huán)境作用的軸承齒輪鋼的要求，但是，末端淬透性較寬，且Cr的含量較高，進(jìn)而使得生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決以上技術(shù)問題是，提供一種既具備較好的耐磨性和耐高溫性，又具備較高的淬透性和較窄的末端淬透性的窄淬透性齒輪鋼。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明所用的技術(shù)方案是提供一種窄淬透性齒輪鋼，它含有以下質(zhì)量百分比的組份
C 0. 18% 0· 22%, Si 0. 20% 0· 30%, Mn :0. 90%" 1. 15%, P ^ 0. 030%, S ^ 0. 030%, Cr
1.00%" 1. 35%, Ti 0. 049Γ0. 08%, B 0. 004% 0· 005%, W 0. 025% 0· 038%,
^ 11. 5X 1(Γ6， [H]彡L5X10—6，[N] :35Χ10_6 45Χ10—6，其余為!^e和不可避免的雜質(zhì)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)或有益效果
(1)由于在Cr-Mn-Ti系齒輪鋼主體成分適當(dāng)調(diào)整的前提下，利用鋼中Ti元素固氮和細(xì)化晶粒的作用，以及在C、Cr、Mn等元素提高鋼淬透性作用的基礎(chǔ)上，添加了微量的B元素，B提高淬透性的作用機(jī)理為對鋼的淬透性起作用的是固溶硼，作用機(jī)理主要是硼在奧氏體晶界的偏聚；微量固溶硼即可強(qiáng)烈提高鋼的淬透性；碳和氧、氮等元素對硼提高鋼的淬透性作用有重要影響；利用多種元素的復(fù)合作用，顯著提高并穩(wěn)定鋼的淬透性；同時還用替代部分Cr和Mn，B元素的價格要低于Cr元素和Mn元素的價格，因此使得本發(fā)明具有淬透性高和末端淬透性帶窄，使用性能較高，且生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點(diǎn)。(2) W成分中一方面起到固溶強(qiáng)化作用；另一方面，與狗形成狗#，對鋼產(chǎn)生強(qiáng)化作用，W具有較小擴(kuò)散系數(shù)，可以抑制碳化物生成與凝聚，W抑制!^e2W粗大化，加入W可以提高鋼耐磨性及高溫性能，但隨著加入W量的增大，生成碳化物不易擴(kuò)散，這就降低了鋼加工性能及鋼的韌性，故本發(fā)明將W控制在0. 0259Γ0. 038%,使得本發(fā)明的齒輪鋼在具有穩(wěn)定的淬透性同時，還具有較高的耐磨性和高溫性能。本發(fā)明要解決另一技術(shù)問題是提供一種可制備純凈度較高、晶粒均勻性較好、晶粒細(xì)小及末端淬透性較好的窄淬透性齒輪鋼的制備方法，它包括以下步驟
1)頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐初煉
從高爐加入轉(zhuǎn)爐的鐵水成分為:C 3. 80% 4. 80%, Si :0. 50% 0· 70%, Mn :0. 40% 0· 60%, P彡0. 12%，S彡0. 012%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)；鐵水的溫度為133(Tl390°C ；吹氧時間為1Γ16 min，氧槍噴頭采用五孔拉瓦爾型噴嘴，噴孔夾角為13° 15°，出口馬赫數(shù)Ma 值為2. 0 ；終點(diǎn)放鋼碳控制在0. 08% 0. 15%，控制轉(zhuǎn)爐下渣，下渣時采用刺狀擋渣球擋渣， 鋼包渣層厚度控制在陽mm以下，出鋼溫度為163(Tl670°C ；
2)鋼包脫氧合金化
脫氧采用鋁錳和鈦鐵，并在放鋼后期加頂渣石灰渣洗；
3)LF精煉(Ladle Furnace的簡稱，也稱為鋼包精煉)
LF精煉爐精煉臨近結(jié)束時，喂入硼鐵和鈦鐵的復(fù)合包芯線，控制鋼中含有鎢的質(zhì)量百分比保持在0. 0259Γ0. 038% ；
其中，吹氬LF精煉過程全程吹氬，進(jìn)站前期控制氬氣為4(T50L/min，中后期控制氬氣為20 L/min，后期軟吹控制為10 L/min ；
脫氧、造渣脫硫采用強(qiáng)脫氧劑Al沉淀脫氧加SiC粉擴(kuò)散脫氧的復(fù)合脫氧方式，在LF 精煉中后期，加入SiC粉；并在LF精煉爐精煉過程中或結(jié)束時，采用喂鋁線的方法喂加鋁， 并在精煉工位取樣分析[A1]S()1，將終點(diǎn)TAl控制在0. 0209Γ0. 03%,Ca/Al的比值控制在0. 1 以上；
白渣操作LF精煉爐采用白渣工藝，其中堿度為2. 8^3. 0，渣中(FeO+ MnO) <4%，LF出站溫度控制在1590 1605 °C之間；
4)RH精煉(Ruhstahl hausen Process的縮寫，煉鋼的一種真空脫氣方法，它利用真空罐底部兩條插入鋼液的耐火管，其中一條通以氬氣，導(dǎo)致兩管內(nèi)的鋼液產(chǎn)生密度差，從而使鋼液在鋼包與真空罐之間上下循環(huán)流動，發(fā)生脫氣反應(yīng)。)
精煉前先將真空室預(yù)熱，且在精煉的間隙及精煉的過程中對真空室進(jìn)行加熱保溫，鋼包在RH工位的處理時間為3(T35 min,處理過程中循環(huán)鋼液的當(dāng)量次數(shù)為3次，循環(huán)流量為38 42 t/min ； 5)連鑄
連鑄全程采用無氧化保護(hù)澆注，大包采用密封墊及氬封，中間包選擇T形的中間包，鋼液在中間包的停留時間為9min ；結(jié)晶器采用雙側(cè)孔浸入式水口，側(cè)孔傾角為向下15° ；結(jié)晶器的振動頻率為300次/min，振幅為士4. 5 mm,負(fù)滑脫率為25% 40% ；拉坯矯直裝置采用五點(diǎn)矯直，拉速為1. 38 1. 40m/min，連鑄機(jī)的圓弧半徑為16. 50 m。所述的步驟1)中噴孔夾角為14°。所述的步驟1)中從高爐出來的鐵水經(jīng)過占鐵水總質(zhì)量20%的Mg和80%的CaO脫硫劑噴粉法脫硫處理后再進(jìn)入轉(zhuǎn)爐。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)或有益效果
(1)由于在Cr-Mn-Ti系齒輪鋼主體成分適當(dāng)調(diào)整的前提下，利用鋼中Ti元素固氮和細(xì)化晶粒的作用，以及在C、Cr、Mn等元素提高鋼淬透性作用的基礎(chǔ)上，添加了微量的B元素，B提高淬透性的作用機(jī)理為對鋼的淬透性起作用的是固溶硼，作用機(jī)理主要是硼在奧氏體晶界的偏聚；微量固溶硼即可強(qiáng)烈提高鋼的淬透性；碳和氧、氮等元素對硼提高鋼的淬透性作用有重要影響；利用多種元素的復(fù)合作用，顯著提高并穩(wěn)定鋼的淬透性；同時還用替代部分Cr和Mn，B元素的價格要低于Cr元素和Mn元素的價格，因此使得本發(fā)明具有淬透性高和末端淬透性帶窄，使用性能較高，且生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點(diǎn)。(2) W成分中一方面起到固溶強(qiáng)化作用；另一方面，與狗形成狗#，對鋼產(chǎn)生強(qiáng)化作用，W具有較小擴(kuò)散系數(shù)，可以抑制碳化物生成與凝聚，W抑制!^e2W粗大化，加入W可以提高鋼耐磨性及高溫性能，但隨著加入W量的增大，生成碳化物不易擴(kuò)散，這就降低了鋼加工性能及鋼的韌性，故本發(fā)明將W控制在0. 0259Π). 038%,使得本發(fā)明的齒輪鋼在具有穩(wěn)定的淬透性同時，還具有較高的耐磨性和高溫性能。(3)由于在放鋼后期加頂渣石灰渣洗，則可提高鋼包渣的堿度，進(jìn)而提高渣的脫硫能力，同時還有利于吸附夾雜，進(jìn)一步凈化鋼液，使得產(chǎn)品的純凈度更高，晶粒均勻性也更好。(4)由于LF精煉爐中后期，加入SiC粉，則在保持爐渣的還原性的同時，利用生成的CO還原氣體，減少在電弧加熱時因鋼水裸露在大氣下發(fā)生二次氧化，使鋼中氧含量進(jìn)一步下降。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例說明，但本發(fā)明不限于以下具體實(shí)施實(shí)例。實(shí)施例1
一種窄淬透性齒輪鋼，它含有以下質(zhì)量百分比的組份
C (碳):0.20%，Si (硅):0. 26%，Mn (猛)1·02%，Ρ (磷):0.010%, S (硫):0. 008%，Cr (鉻): 1. 19%, Ti (鈦)0·06%，Β (硼)0. 0045%，W (鎢)0. 032%，
11. OXlO-6, [H] :1·2Χ1(Γ6， [N] :40X 10_6，其余為Fe (鐵)和不可避免的雜質(zhì)。上述窄淬透性齒輪鋼的制備方法，它包括以下步驟 1)頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐初煉
高爐鐵水經(jīng)過占鐵水總質(zhì)量20%的Mg和80%的CaO脫硫劑噴粉法脫硫處理后再進(jìn)入頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐進(jìn)行初煉；入頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐的鐵水成分為C 4. 2%，Si 0. 60%, Mn 0. 48%，P 0. 098%, S 0. 005%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)，入轉(zhuǎn)爐的鐵水溫度為1350°C ； 吹氧時間15 min，氧槍噴頭采用五孔拉瓦爾型噴嘴，噴孔夾角為14°，出口馬赫數(shù)Ma取為 2. 0 ；終點(diǎn)放鋼碳控制在0. 11%，嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)爐下渣，采用刺狀擋渣球擋渣，鋼包渣層厚度控制在55 mm以下，出鋼溫度控制為1650°C ；
2)鋼包脫氧合金化
脫氧采用鋁錳和鈦鐵，能有效脫除鋼水中的氧，并且對爐渣也有一定的脫氧能力，放鋼后期加頂渣石灰渣洗，以提高鋼包渣的堿度，提高渣的脫硫能力，同時還有利于吸附夾雜， 凈化鋼液；
3)LF精煉
LF精煉爐精煉臨近結(jié)束時，喂入硼鐵和鈦鐵的復(fù)合包芯線，控制鋼中含有0. 032%的
鎢；
其中，吹氬LF精煉過程全程吹氬，以利于成分均勻和非金夾雜物的去除，精確控制精煉各階段的氬氣流量，進(jìn)站前期控制氬氣為45L/min，中后期控制氬氣為20 L/min，后期軟吹控制為10 L/min ；
脫氧、造渣脫硫在爐渣還原性較好的LF爐中后期，加入SiC粉，保持爐渣的還原性，利用生成的CO還原氣體，減少在電弧加熱時因鋼水裸露在大氣下發(fā)生二次氧化；在鋼包爐精煉過程中或結(jié)束時，采用喂鋁線的方法，使鋼中氧含量進(jìn)一步下降；采用強(qiáng)脫氧劑Al沉淀脫氧加SiC粉擴(kuò)散脫氧的復(fù)合脫氧方式，控制出鋼前鋼包中加人足量的脫氧鋁，并在精煉工位取樣分析[Al]S()1，適量喂加鋁，將終點(diǎn)TAl控制在0. 025%，Ca/Al的比值控制在0. 16 ；
白渣操作LF爐采用白渣工藝，其堿度為2. 9，渣中(FeO+ MnO)為3. 4%，進(jìn)一步強(qiáng)化脫氧、脫硫，LF出站溫度控制在1600 V ；
4)RH精煉
精煉前先將真空室預(yù)熱，且在精煉的間隙及精煉的過程對真空室進(jìn)行加熱保溫，鋼包在RH工位的處理時間為32 min，處理過程中循環(huán)鋼液的當(dāng)量次數(shù)為3次，循環(huán)流量為40 t/ min ；
5)連鑄
連鑄全程采用無氧化保護(hù)澆注，大包采用密封墊及氬封，中間包選擇T形的中間包，鋼液在中間包的停留時間為9min ；結(jié)晶器采用雙側(cè)孔式浸入式水口，側(cè)孔傾角為向下15° ； 結(jié)晶器的振動頻率為300次/min，振幅為士4. 5 mm,負(fù)滑脫率為32% ；拉坯矯直裝置采用五點(diǎn)矯直，拉速取為1. 39m/min，連鑄機(jī)的圓弧半徑為16. 50 m。 本實(shí)施例的一種窄淬透性齒輪鋼中，在Cr-Mn-Ti系齒輪鋼主體成分適當(dāng)調(diào)整的前提下，添加微量B元素，B的含量為0. 0045%，利用鋼中Ti元素固氮和細(xì)化晶粒，以及在 C、Cr、Mn等元素提高鋼淬透性作用的基礎(chǔ)上，添加微量B元素，利用多種元素的復(fù)合作用， 顯著提高和穩(wěn)定鋼的淬透性，并可用B替代部分Cr、Mn，具有淬透性高和穩(wěn)定、帶窄，使用性能高，且生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)；同時，W在本發(fā)明中是鋼的主要強(qiáng)化元素，一方面固溶強(qiáng)化，另一方面，形成狗#，對鋼產(chǎn)生強(qiáng)化作用，W具有較小擴(kuò)散系數(shù)，可以抑制碳化物生成與凝聚， W抑制!^e2W粗大化，加入W可以提高鋼耐磨性及高溫性能，本發(fā)明將W控制在0. 032%,使得本發(fā)明的齒輪鋼在具有穩(wěn)定的淬透性同時，提高了鋼得耐磨性及高溫性能。
6
本實(shí)施例制得的齒輪鋼通過熱處理后，進(jìn)行高倍檢驗(yàn)，其帶狀組織為1. 0級，末端淬透性的J9為44. 9 HRC, J15為40. 9 HRC，硬度為196。實(shí)施例2
一種窄淬透性齒輪鋼，它含有以下質(zhì)量百分比的組份
C 0. 18%, Si 0. 30%, Mn :0. 90%, P :0. 012%, S :0. 010%, Cr 1. 35%, Ti :0. 04%, B 0. 005%, W 0. 025%,
:11. 5X10—，[H] :1. 4X 1(Γ6，[N] :45 X 10_6，其余為！^ 和不可避免的雜質(zhì)。上述窄淬透性齒輪鋼的制備方法，它包括以下步驟
1)頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐初煉
高爐鐵水經(jīng)過占鐵水總質(zhì)量20%的Mg和80%的CaO脫硫劑噴粉法脫硫處理后再進(jìn)入頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐進(jìn)行初煉；入頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐的鐵水成分為C 3. 8%，Si 0. 50%, Mn 0. 40%, P 0. 010%, S 0. 095%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)，入轉(zhuǎn)爐的鐵水溫度為1330°C ； 吹氧時間14 min，氧槍噴頭采用五孔拉瓦爾型噴嘴，噴孔夾角為13°，出口馬赫數(shù)Ma取為 2. 0 ；終點(diǎn)放鋼碳控制在0. 08%，嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)爐下渣，采用刺狀擋渣球擋渣，鋼包渣層厚度控制在55 mm以下，出鋼溫度控制為1630°C ；
2)鋼包脫氧合金化
脫氧采用鋁錳和鈦鐵，能有效脫除鋼水中的氧，并且對爐渣也有一定的脫氧能力，放鋼后期加頂渣石灰渣洗，以提高鋼包渣的堿度，提高渣的脫硫能力，同時還有利于吸附夾雜， 凈化鋼液；
3)LF精煉
LF精煉爐精煉臨近結(jié)束時，喂入硼鐵和鈦鐵的復(fù)合包芯線，控制鋼中含有0. 025%的
鎢；
其中，吹氬LF精煉過程全程吹氬，以利于成分均勻和非金夾雜物的去除，精確控制精煉各階段的氬氣流量，進(jìn)站前期控制氬氣為40L/min，中后期控制氬氣為20 L/min，后期軟吹控制為10 L/min ；
脫氧、造渣脫硫在爐渣還原性較好的LF爐中后期，加入SiC粉，保持爐渣的還原性，利用生成的CO還原氣體，減少在電弧加熱時因鋼水裸露在大氣下發(fā)生二次氧化；在鋼包爐精煉過程中或結(jié)束時，采用喂鋁線的方法，使鋼中氧含量進(jìn)一步下降；采用強(qiáng)脫氧劑Al沉淀脫氧加SiC粉擴(kuò)散脫氧的復(fù)合脫氧方式，控制出鋼前鋼包中加人足量的脫氧鋁，并在精煉工位取樣分析[Al]S()1，適量喂加鋁，將終點(diǎn)TAl控制在0. 020%, Ca/Al的比值控制在0. 11 ； 白渣操作LF爐采用白渣工藝，其堿度為2. 8，渣中(FeO+ MnO)為3. 8%，進(jìn)一步強(qiáng)化脫氧、脫硫，LF出站溫度控制在1590 V ；
4)RH精煉
精煉前先將真空室預(yù)熱，且在精煉的間隙及精煉的過程對真空室進(jìn)行加熱保溫，鋼包在RH工位的處理時間為30 min，處理過程中循環(huán)鋼液的當(dāng)量次數(shù)為3次，循環(huán)流量為38 t/ min ；
5)連鑄
連鑄全程采用無氧化保護(hù)澆注，大包采用密封墊及氬封，中間包選擇T形的中間包，鋼液在中間包的停留時間為9min ；結(jié)晶器采用雙側(cè)孔式浸入式水口，側(cè)孔傾角為向下15° ；結(jié)晶器的振動頻率為300次/min，振幅為士4. 5 mm,負(fù)滑脫率為25% ；拉坯矯直裝置采用五點(diǎn)矯直，拉速取為1. 38m/min，連鑄機(jī)的圓弧半徑為16. 50 m。本實(shí)施例制得的齒輪鋼通過熱處理后，進(jìn)行高倍檢驗(yàn)，其帶狀組織為1. 0級，末端淬透性的J9為43. 8 HRC, J15為40. 4 HRC，硬度為194。實(shí)施例3
一種窄淬透性齒輪鋼，它含有以下質(zhì)量百分比的組份
C 0. 22%, Si 0. 20%, Mn 1. 15%, P 0. 016%, S 0. 013%, Cr 1. 00%, Ti 0. 08%, B 0. 004%, W 0. 038%,
:10· 8Χ1(Γ6，[H] :1.44Χ1(Γ6，[N] :35X 10_6，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。上述窄淬透性齒輪鋼的制備方法，它包括以下步驟
1)頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐初煉
高爐鐵水經(jīng)過占鐵水總質(zhì)量20%的Mg和80%的CaO脫硫劑噴粉法脫硫處理后再進(jìn)入頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐進(jìn)行初煉；入頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐的鐵水成分為C 4. 8%，Si 0. 70%, Mn 0. 60%, P 0. 008%, S 0. 008%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)，入轉(zhuǎn)爐的鐵水溫度為1390°C ； 吹氧時間16 min，氧槍噴頭采用五孔拉瓦爾型噴嘴，噴孔夾角為15°，出口馬赫數(shù)Ma取為 2. 0 ；終點(diǎn)放鋼碳控制在0. 15%，嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)爐下渣，采用刺狀擋渣球擋渣，鋼包渣層厚度控制在55 mm以下，出鋼溫度控制為1670°C ；
2)鋼包脫氧合金化
脫氧采用鋁錳和鈦鐵，能有效脫除鋼水中的氧，并且對爐渣也有一定的脫氧能力，放鋼后期加頂渣石灰渣洗，以提高鋼包渣的堿度，提高渣的脫硫能力，同時還有利于吸附夾雜， 凈化鋼液；
3)LF精煉
LF精煉爐精煉臨近結(jié)束時，喂入硼鐵和鈦鐵的復(fù)合包芯線，控制鋼中含有0. 025%的
鎢；
其中，吹氬LF精煉過程全程吹氬，以利于成分均勻和非金夾雜物的去除，精確控制精煉各階段的氬氣流量，進(jìn)站前期控制氬氣為50L/min，中后期控制氬氣為20 L/min，后期軟吹控制為10 L/min ；
脫氧、造渣脫硫在爐渣還原性較好的LF爐中后期，加入SiC粉，保持爐渣的還原性，利用生成的CO還原氣體，減少在電弧加熱時因鋼水裸露在大氣下發(fā)生二次氧化；在鋼包爐精煉過程中或結(jié)束時，采用喂鋁線的方法，使鋼中氧含量進(jìn)一步下降；采用強(qiáng)脫氧劑Al沉淀脫氧加SiC粉擴(kuò)散脫氧的復(fù)合脫氧方式，控制出鋼前鋼包中加人足量的脫氧鋁，并在精煉工位取樣分析[Al] S()1，適量喂加鋁，將終點(diǎn)TAl控制在0. 030%, Ca/Al的比值控制在0. 19 ； 白渣操作LF爐采用白渣工藝，其堿度為3. 0，渣中(FeO+ MnO)為2. 5%，進(jìn)一步強(qiáng)化脫氧、脫硫，LF出站溫度控制在1605 V ；
4)RH精煉
精煉前先將真空室預(yù)熱，且在精煉的間隙及精煉的過程對真空室進(jìn)行加熱保溫，鋼包在RH工位的處理時間為35 min，處理過程中循環(huán)鋼液的當(dāng)量次數(shù)為3次，循環(huán)流量為42 t/ min ；
5)連鑄連鑄全程采用無氧化保護(hù)澆注，大包采用密封墊及氬封，中間包選擇T形的中間包，鋼液在中間包的停留時間為9min ；結(jié)晶器采用雙側(cè)孔式浸入式水口，側(cè)孔傾角為向下15° ； 結(jié)晶器的振動頻率為300次/min，振幅為士4. 5 mm,負(fù)滑脫率為40% ；拉坯矯直裝置采用五點(diǎn)矯直，拉速取為1. 40m/min，連鑄機(jī)的圓弧半徑為16. 50 m。本實(shí)施例制得的齒輪鋼通過熱處理后，進(jìn)行高倍檢驗(yàn)，其帶狀組織為1. 0級，末端淬透性的J9為43. 6HRC，J15為39. 9 HRC，硬度為195。以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明不僅限于以上實(shí)施例還允許有其它結(jié)構(gòu)變化，凡在本發(fā)明獨(dú)立權(quán)要求范圍內(nèi)變化的，均屬本發(fā)明保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種窄淬透性齒輪鋼，其特征在于它含有以下質(zhì)量百分比的組份C 0. 18% 0· 22%, Si 0. 20% 0· 30%, Mn :0. 90%" 1. 15%, P ^ 0. 030%, S ^ 0. 030%, Cr 1. 00%" 1. 35%, Ti 0. 049Γ0. 08%, B 0. 004% 0· 005%, W 0. 025% 0· 038%,
^ 11. 5X 1(Γ6， [H]彡L5X10—6，[N] :35Χ10_6 45Χ10—6，其余為!^e和不可避免的雜質(zhì)。
2.—種窄淬透性齒輪鋼的制備方法，其特征在于它包括以下步驟1)頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐初煉從高爐加入轉(zhuǎn)爐的鐵水成分為:C 3. 80% 4. 80%, Si :0. 50% 0· 70%, Mn :0. 40% 0· 60%, P彡0. 12%，S彡0. 012%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)；鐵水的溫度為133(Tl390°C ；吹氧時間為1Γ16 min，氧槍噴頭采用五孔拉瓦爾型噴嘴，噴孔夾角為13° 15°，出口馬赫數(shù)Ma 值為2. 0 ；終點(diǎn)放鋼碳控制在0. 08% 0. 15%，控制轉(zhuǎn)爐下渣，下渣時采用刺狀擋渣球擋渣， 鋼包渣層厚度控制在陽mm以下，出鋼溫度為163(Tl670°C ；2)鋼包脫氧合金化脫氧采用鋁錳和鈦鐵，并在放鋼后期加頂渣石灰渣洗；3)LF精煉LF精煉爐精煉臨近結(jié)束時，喂入硼鐵和鈦鐵的復(fù)合包芯線，控制鋼中含有鎢的質(zhì)量百分比保持在0. 0259Γ0. 038% ；其中，吹氬LF精煉過程全程吹氬，進(jìn)站前期控制氬氣為4(T50L/min，中后期控制氬氣為20 L/min，后期軟吹控制為10 L/min ；脫氧、造渣脫硫采用強(qiáng)脫氧劑Al沉淀脫氧加SiC粉擴(kuò)散脫氧的復(fù)合脫氧方式，在LF 精煉中后期，加入SiC粉；并在LF精煉爐精煉過程中或結(jié)束時，采用喂鋁線的方法喂加鋁， 并在精煉工位取樣分析[A1]S()1，將終點(diǎn)TAl控制在0. 0209Γ0. 03%,Ca/Al的比值控制在0. 1 以上；白渣操作LF精煉爐采用白渣工藝，其中堿度為2. 8^3. 0，渣中(FeO+ MnO) <4%，LF出站溫度控制在1590 1605 °C之間；4)RH精煉精煉前先將真空室預(yù)熱，且在精煉的間隙及精煉的過程中對真空室進(jìn)行加熱保溫，鋼包在RH工位的處理時間為3(T35 min，處理過程中循環(huán)鋼液的當(dāng)量次數(shù)為3次，循環(huán)流量為 38 42 t/min ；5)連鑄連鑄全程采用無氧化保護(hù)澆注，大包采用密封墊及氬封，中間包選擇T形的中間包，鋼液在中間包的停留時間為9min ；結(jié)晶器采用雙側(cè)孔浸入式水口，側(cè)孔傾角為向下15° ；結(jié)晶器的振動頻率為300次/min，振幅為士4. 5 mm,負(fù)滑脫率為25% 40% ；拉坯矯直裝置采用五點(diǎn)矯直，拉速為1. 38 1. 40m/min，連鑄機(jī)的圓弧半徑為16. 50 m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的窄淬透性齒輪鋼的制備方法，其特征在于所述的步驟1)中噴孔夾角為14°。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的窄淬透性齒輪鋼的制備方法，其特征在于所述的步驟1)中從高爐出來的鐵水經(jīng)過占鐵水總質(zhì)量20%的Mg和80%的CaO脫硫劑噴粉法脫硫處理后再進(jìn)入轉(zhuǎn)爐。
全文摘要
一種窄淬透性齒輪鋼，它含有以下質(zhì)量百分比的組份C0.18%~0.22%，Si0.20%~0.30%，Mn0.90%~1.15%，P≤0.030%，S≤0.030%，Cr1.00%~1.35%，Ti0.04%~0.08%，B0.004%~0.005%，W0.025%~0.038%，[O]≤11.5×10-6，[H]≤1.5×10-6，[N]35×10-6~45×10-6，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；一種窄淬透性齒輪鋼的制備方法，它包括以下步驟1)頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐初煉；2)鋼包脫氧合金化；3)LF精煉；4)RH精煉；5)連鑄；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備較好的耐磨性和耐高溫性，又具備較高的淬透性和較窄的末端淬透性的特點(diǎn)。
文檔編號C21C5/35GK102400052SQ20111038623
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者盛曉明 申請人:寧波藍(lán)鼎電子科技有限公司