【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及金屬材料，具體涉及一種基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼及制備方法。
技術介紹
1、在現代工業制造領域，齒輪鋼作為關鍵的機械結構材料之一，其性能直接關系到機械設備的運行效率、耐久性及可靠性。傳統的滲碳齒輪鋼雖然具備較好的硬度和耐磨性，但其生產過程能耗高、成本昂貴，且對環境造成一定的負擔。隨著全球對于節能減排和綠色環保意識的提升，開發一種低成本、能夠高溫滲碳的新型滲碳齒輪鋼成為了行業的迫切需求。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼及制備方法，以解決現有技術存在的材料合金成本高，滲碳溫度低、時間長、能耗高、效率低的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼，所述滲碳齒輪鋼的化學元素質量百分比含量范圍為：c0.19～0.25％；si?0.15～0.35％；mn?0.80～1.20％；p≤0.02％；s0.010-0.030％；cr?0.40～0.60％；mo?0.10～0.18％；al?0.02～0.050％；nb?0.005-0.025％；n?0.01～0.02％；其余為fe和其他不可避免的殘余元素。
3、優選的，所述滲碳齒輪鋼滿足溫度1000℃保溫6h，奧氏體晶粒度不粗于6.0級的技術要求。
4、本專利技術還提供一種基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼的制備方法，所述方法依次包括轉爐初煉、lf精煉、rh真空脫氣、連鑄澆鑄、加熱軋制、檢驗驗證的工序。
5、進一步的，所述轉爐初煉包括以下步驟：
6、1)配料及裝爐：采用鐵水和廢鋼，裝料比例：80％鐵水+20％廢鋼，總裝爐量120±10噸，先裝廢鋼后兌鐵水；
7、2)吹氧：吹煉采用分期定流量、變槍操作，點火槍位設定為1400～1700mm，點火正常后提升至正常吹煉槍位1500～1700mm；點火氧氣流量10000nm3/h，階梯式增加供氧量，至工作氧流量16000～26000nm3/h；在轉爐起槍前，深吹時間≥40s，并增加供氧量至23000nm3/h以上，深吹槍位不得低于900mm，有利于深脫碳；
8、3)造渣：點火正常后加入第一批石灰，加入量為總量的1/3～1/2，根據化渣情況可加入石灰石或白云石平衡溫度，第一批料加入后不斷補加石灰或自產返礦或煉鋼除塵壓球等含鐵氧化物，每批渣料加入量200～400kg，防止轉爐溢渣或溫度提升過快；鎂質料的加入為每次200～400kg，終渣目標控制在8～12％；螢石或螢石球一般在爐渣返干及后期化渣不良時作助熔劑加入，單批量螢石或螢石球不得大于100kg；
9、4)出鋼：出鋼溫度1600～1640℃，出鋼量控制在110±5噸，出鋼過程進行造渣及大包合金化，加入順序為：鋁錠→預熔渣→合金→石灰；出鋼渣料配比：石灰600kg、預熔渣450kg、鋁錠160kg；獲得的初煉鋼水中合金含量為：c?0.12～0.16％，p≤0.015％，si?0.14～0.18％，mn?0.80～1.00％，cr?0.40～0.50％，mo?0.10～0.15，al?0.06-0.08％。
10、進一步的，所述lf精煉包括以下步驟：
11、1)入lf精煉：入lf工位鋼液溫度≥1500℃，給電前氬氣流量300-400nl/min；
12、2)調渣升溫：送電升溫2-3min，根據渣況補加石灰100-200kg，化渣劑0-100kg調渣；補加渣料進行擴散脫氧加入al粒30kg，碳化硅粉160-240kg，并根據渣況分多次加入；
13、3)lf精煉過程：入lf精煉第一個成分樣檢驗al含量為0.045-0.060％；如al含量不在范圍之內，及時按0.060％目標補喂al線，lf全過程底吹氮氣，根據成分要求補加合金，lf精煉后取樣分析化學成分，合金化學成分達到以下標準：c?0.19～0.25％；si?0.15～0.35％；mn?0.80～1.20％；p≤0.02％；cr?0.40～0.60％；mo?0.10～0.18％；al?0.02～0.050％；nb?0.005-0.025％，溫度1600-1610℃時，進入rh處理工位。
14、進一步的，所述rh真空脫氣的步驟為：rh工位采用氮氣循環，高真空保持時間≥20分鐘；所述高真空是指真空度≤67pa的情況；rh結束后取氮樣進行分析，據鋼中n含量，采用喂絲機喂入氮錳線，使得n含量達到0.01～0.02％；另外根據鋼中s含量，采用喂絲機喂入s線，使得s含量達到0.010-0.030％要求；真空處理后進行弱氬攪拌操作，氬氣流量30-50nl/min，鋼水不得裸露。
15、進一步的，所述連鑄澆鑄的步驟為：采用5機5流弧形連鑄機組澆鑄，連鑄過熱度控制15～25℃，澆鑄速度控制0.70～0.75m/min。
16、進一步的，所述加熱軋制的步驟為：加熱溫度及時間，加熱1段溫度1000～1150℃；加熱2段溫度1220～1240℃；均熱段溫度1220～1250℃；總加熱時間≥4.5～6.5h；終軋溫度≥960℃。
17、進一步的，所述檢驗驗證的步驟為：在軋后鋼材上切取1/4圓，厚度20mm，在箱式電阻爐中加熱至1000℃，保溫6h，出爐水淬，后將橫截面打磨拋光，采用5％苦味酸乙醇溶液腐蝕，在光學顯微鏡100倍下觀察試樣奧氏體晶粒度。
18、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
19、(1)本專利技術根據材料對高溫滲碳、高硬度、高疲勞壽命、低成本及良好的加工性能要求，設計了配比合理的基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼，通過碳、硅、錳、鉻、鉬、硫合理設計，與傳統的鉻鉬系列滲碳齒輪鋼相比降低了價格昂貴的鉻、鉬合金含量，提高了價格便宜的碳、錳含量，顯著降低了合金成本，同時還能能夠保證材料使用性能。
20、(2)本專利技術所涉及的基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼，通過采用鋁、鈮、氮配合的第二相粒子細化晶粒及高溫軋制技術，同時采用轉爐初煉、lf精煉、rh真空脫氣、連鑄澆鑄、加熱軋制、檢驗驗證步驟制備的鋼材，滿足高溫滲碳需求，在1000℃下保溫6h檢驗晶粒度不粗于6級，能夠顯著縮短滲碳時間，降低能耗。
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1.一種基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼，其特征在于：所述滲碳齒輪鋼的化學元素質量百分比含量范圍為：C?0.19～0.25％；Si?0.15～0.35％；Mn?0.80～1.20％；P≤0.02％；S?0.010-0.030％；Cr?0.40～0.60％；Mo?0.10～0.18％；Al?0.02～0.050％；Nb0.005-0.025％；N?0.01～0.02％；其余為Fe和其他不可避免的殘余元素。
2.根據權利要求1所述的基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼，其特征在于：所述滲碳齒輪鋼滿足溫度1000℃保溫6h，奧氏體晶粒度不粗于6.0級的技術要求。
3.一種基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼的制備方法，其特征在于：所述方法依次包括轉爐初煉、LF精煉、RH真空脫氣、連鑄澆鑄、加熱軋制、檢驗驗證的工序。
4.根據權利要求3所述的基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼的制備方法，其特征在于，所述轉爐初煉包括以下步驟：
5.根據權利要求3所述的基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼的制備方法，其特征在于，所述LF精煉包括以下步驟：
6.根
7.根據權利要求3所述的基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼的制備方法，其特征在于，所述連鑄澆鑄的步驟為：采用5機5流弧形連鑄機組澆鑄，連鑄過熱度控制15～25℃，澆鑄速度控制0.70～0.75m/min。
8.根據權利要求3所述的基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼的制備方法，其特征在于，所述加熱軋制的步驟為：加熱溫度及時間，加熱1段溫度1000～1150℃；加熱2段溫度1220～1240℃；均熱段溫度1220～1250℃；總加熱時間≥4.5～6.5h；終軋溫度≥960℃。
9.根據權利要求3所述的基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼的制備方法，其特征在于，所述檢驗驗證的步驟為：在軋后鋼材上切取1/4圓，厚度20mm，在箱式電阻爐中加熱至1000℃，保溫6h，出爐水淬，后將橫截面打磨拋光，采用5％苦味酸乙醇溶液腐蝕，在光學顯微鏡100倍下觀察試樣奧氏體晶粒度。
...【技術特征摘要】
1.一種基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼，其特征在于：所述滲碳齒輪鋼的化學元素質量百分比含量范圍為：c?0.19～0.25％；si?0.15～0.35％；mn?0.80～1.20％；p≤0.02％；s?0.010-0.030％；cr?0.40～0.60％；mo?0.10～0.18％；al?0.02～0.050％；nb0.005-0.025％；n?0.01～0.02％；其余為fe和其他不可避免的殘余元素。
2.根據權利要求1所述的基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼，其特征在于：所述滲碳齒輪鋼滿足溫度1000℃保溫6h，奧氏體晶粒度不粗于6.0級的技術要求。
3.一種基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼的制備方法，其特征在于：所述方法依次包括轉爐初煉、lf精煉、rh真空脫氣、連鑄澆鑄、加熱軋制、檢驗驗證的工序。
4.根據權利要求3所述的基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼的制備方法，其特征在于，所述轉爐初煉包括以下步驟：
5.根據權利要求3所述的基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼的制備方法，其特征在于，所述lf精煉包括以下步驟：
6.根據權利要求3所述的基于高溫滲碳工藝的新型滲碳齒輪鋼的制備方法，其特征在于，所述rh真空脫氣的步驟為：rh工位采用氮氣循環，高...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊國，王玉峰，吳明，常志剛，孫遠偉，王利偉，
申請(專利權)人：青島特殊鋼鐵有限公司，
類型：發明
國別省市：
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