【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于金屬材料，尤其涉及一種18cr2ni4wa齒輪鋼及其制備方法。
技術介紹
1、當前，煤電仍占據全球發電量的大約一半，這使得煤電行業的綠色轉型變得尤為關鍵。在煤電產業鏈中，采煤業作為重要的上游產業，對于實現煤電行業的減碳目標具有舉足輕重的貢獻。在采煤作業中，齒輪作為核心組件之一，承受著巨大的載荷沖擊。由于采煤現場的環境惡劣，齒輪表面往往附著煤粒、粉塵等顆粒物，這些顆粒不僅會導致磨粒磨損，還會進一步加劇齒輪的服役條件惡化。
2、為了應對這一挑戰，行業內普遍采用滲碳處理技術來提高齒輪鋼的綜合性能。專利技術專利cn109321739a公開了一種大滲層重載齒輪的熱處理加工工藝，通過將齒輪加熱至915℃-945℃滲碳保溫175h-232h來增加有效硬化層深度。專利技術專利cn113234998a公開了一種nb-ti微合金化耐高溫滲碳齒輪鋼及其制造方法，通過原材料nb-ti微合金化來解決高溫滲碳過程奧氏體晶粒粗化的問題，縮短滲碳熱處理工藝時間，以降低能耗。專利技術專利cn117758199a公開了一種重載齒輪用鋼的高溫滲碳雙淬火工藝方法，通過高溫滲碳結合兩次淬火來細化奧氏體晶粒。然而，僅滲碳工藝仍不能滿足18cr2ni4wa齒輪鋼對硬化層厚度和表層強韌性的要求，急需開發節約型高性能新加工方法，從而顯著提高18cr2ni4wa齒輪鋼的使用壽命。這樣不僅能夠確保采煤作業的高效穩定運行，還有助于推動煤電行業的綠色化進程，為實現碳達峰和碳中和目標做出積極貢獻。
技術實現思路
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2、本專利技術的第一個目的是提供一種18cr2ni4wa齒輪鋼的制備方法，包括以下步驟：
3、s1、將18cr2ni4wa齒輪鋼原料依次進行熔煉、鍛造、正火、回火、尺寸加工和退火，得到坯料；所述18cr2ni4wa齒輪鋼原料的化學成分組成及其質量百分比為：c?0.15％-0.18％、cr?1.45％-1.63％、si?0.22％-0.35％、mn?0.37％-0.58％、w?0.82％-1.05％、ni4.16％-4.25％、p?0-0.010％、s?0-0.008％，余量為其他不可避免的雜質和鐵；
4、s2、對s1得到的坯料進行滲碳處理，得到重載齒輪用鋼；
5、s3、對s2得到的重載齒輪用鋼進行高溫回火處理；
6、s4、對s3得到的重載齒輪用鋼進行碳氮共滲處理；
7、s5、對s4得到的重載齒輪用鋼進行冷處理和低溫回火處理，得到所述的18cr2ni4wa齒輪鋼。
8、在本專利技術的一個實施例中，在s1中，所述熔煉的溫度為1510℃-1530℃；所述熔煉的設備為電弧爐或真空感應爐。
9、在本專利技術的一個實施例中，在s1中，所述鍛造的鍛造比不低于3.2。
10、在本專利技術的一個實施例中，在s1中，所述正火的溫度為940℃-980℃，時間為5h-10h；所述回火的溫度為650℃-690℃，時間為3h-7.5h；所述退火的溫度為200℃-400℃，時間為3h-5h。
11、在本專利技術的一個實施例中，在s2中，所述滲碳處理的溫度為915℃-935℃，碳勢為1.2wt％-1.4wt％，時間為100h-205h。
12、在本專利技術的一個實施例中，在s3中，所述高溫回火處理的溫度為640℃-690℃，時間為3h-7.5h，次數為2次。
13、在本專利技術的一個實施例中，在s4中，所述碳氮共滲處理的溫度為830℃-920℃，碳勢為1.0wt％-1.2wt％，氨氣流量為4l/min-6l/min，時間為10h-30h。
14、在本專利技術的一個實施例中，在s5中，所述冷處理的溫度為-100℃至-70℃，時間為2h-3h。
15、在本專利技術的一個實施例中，在s5中，所述低溫回火處理的溫度為180℃-250℃，時間為3h-8h。
16、本專利技術的第二個目的是提供一種所述的方法制備的18cr2ni4wa齒輪鋼。
17、本專利技術的技術方案相比現有技術具有以下優點：
18、(1)本專利技術所述的制備方法將滲碳處理和碳氮共滲處理相結合，可以提高表層碳濃度，促進更多的碳化物形成。此外，滲碳-碳氮共滲復合處理后氮原子的引入能夠增強馬氏體的穩定性，18cr2ni4wa齒輪鋼表層形成了含氮馬氏體，含氮馬氏體中氮原子具有固溶強化的效果，引起晶格畸變，阻礙位錯運動，提高材料的強度和硬度。
19、(2)本專利技術所述的制備方法將滲碳處理和碳氮共滲處理相結合，一定程度上克服了僅碳氮共滲工藝滲層硬度雖高但滲層較淺，以及僅滲碳工藝滲層雖硬化深度大但表面硬度較低的缺點。碳氮共滲處理后直接油冷至室溫可以在簡化工藝流程的情況下獲得全馬氏體組織，確保獲得較高的強韌性組合。
20、(3)本專利技術所述的制備方法采用的冷處理的溫度是根據18cr2ni4wa齒輪鋼的成分精心設計的，其目的在于確保硬化層中奧氏體含量精準控制在7％-10％范圍內，旨在通過適量保留奧氏體來提高硬化層的塑性和韌性，延長18cr2ni4wa齒輪鋼的使用壽命。
21、(4)本專利技術所述的18cr2ni4wa齒輪鋼的有效硬化層厚度為5.50mm-5.75mm，表面硬度為65hrc-68hrc，表層抗拉強度為2146mpa-2185mpa，表層屈服強度為1553mpa-1587mpa，斷后伸長率為4.2％-4.5％，沖擊功為83j-88j。
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1.一種18Cr2Ni4WA齒輪鋼的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的18Cr2Ni4WA齒輪鋼的制備方法，其特征在于，在S1中，所述熔煉的溫度為1510℃-1530℃。
3.根據權利要求1所述的18Cr2Ni4WA齒輪鋼的制備方法，其特征在于，在S1中，所述鍛造的鍛造比不低于3.2。
4.根據權利要求1所述的18Cr2Ni4WA齒輪鋼的制備方法，其特征在于，在S1中，所述正火的溫度為940℃-980℃，時間為5h-10h；所述回火的溫度為650℃-690℃，時間為3h-7.5h；所述退火的溫度為200℃-400℃，時間為3h-5h。
5.根據權利要求1所述的18Cr2Ni4WA齒輪鋼的制備方法，其特征在于，在S2中，所述滲碳處理的溫度為915℃-935℃，碳勢為1.2wt％-1.4wt％，時間為100h-205h。
6.根據權利要求1所述的18Cr2Ni4WA齒輪鋼的制備方法，其特征在于，在S3中，所述高溫回火處理的溫度為640℃-690℃，時間為3h-7.5h，次數為2次。
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8.根據權利要求1所述的18Cr2Ni4WA齒輪鋼的制備方法，其特征在于，在S5中，所述冷處理的溫度為-100℃至-70℃，時間為2h-3h。
9.根據權利要求1所述的18Cr2Ni4WA齒輪鋼的制備方法，其特征在于，在S5中，所述低溫回火處理的溫度為180℃-250℃，時間為3h-8h。
10.一種如權利要求1-9任一項所述的方法制備的18Cr2Ni4WA齒輪鋼。
...【技術特征摘要】
1.一種18cr2ni4wa齒輪鋼的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的18cr2ni4wa齒輪鋼的制備方法，其特征在于，在s1中，所述熔煉的溫度為1510℃-1530℃。
3.根據權利要求1所述的18cr2ni4wa齒輪鋼的制備方法，其特征在于，在s1中，所述鍛造的鍛造比不低于3.2。
4.根據權利要求1所述的18cr2ni4wa齒輪鋼的制備方法，其特征在于，在s1中，所述正火的溫度為940℃-980℃，時間為5h-10h；所述回火的溫度為650℃-690℃，時間為3h-7.5h；所述退火的溫度為200℃-400℃，時間為3h-5h。
5.根據權利要求1所述的18cr2ni4wa齒輪鋼的制備方法，其特征在于，在s2中，所述滲碳處理的溫度為915℃-935℃，碳勢為1.2wt％-1.4wt％，時間為100h-205h。
...【專利技術屬性】
技術研發人員：薛雨，陳其源，李超，王曉南，袁岳東，陳科，陳烜，張慶宇，楊菲菲，
申請(專利權)人：常熟天地煤機裝備有限公司，
類型：發明
國別省市：
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