滲碳合金鋼及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種滲碳合金鋼及其制備方法，其合金的組分及其質(zhì)量百分比為C：0.15％～0.25％，Si：≤0.30％，Mn：0.30％～1.20％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，Cr：0.30％～1.50％，Ni：2.80％～3.80％，Mo：0.30％～1.00％，Al：0.01％～0.08％，以及V：0.05％～0.15％和Nb：0.025％～0.10％中的至少一種，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；V、Nb和Al的質(zhì)量百分比含量符合V+Nb+Al≤0.30％。本發(fā)明的滲碳合金鋼抗疲勞性能好，綜合力學(xué)性能優(yōu)異，具有高淬透性、高屈強(qiáng)比、極小的內(nèi)氧化和抗高溫晶粒長大特性，適用于制造重載齒輪。
【專利說明】滲碳合金鋼及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種合金鋼，尤其是一種適用于制造重載齒輪的滲碳合金鋼，屬于鐵 基合金領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 世界上可使用的滲碳鋼種類比較多，但高性能的優(yōu)質(zhì)滲碳鋼比較少。重載齒輪用 滲碳鋼必須具有優(yōu)越的淬透性、較細(xì)的晶粒度、較小的內(nèi)氧化、高疲勞性能和良好的綜合力 學(xué)性能。
[0003] 目前，我國25噸及以上軸重的機(jī)車齒輪、大功率風(fēng)力發(fā)電齒輪和大功率礦山機(jī)械 齒輪通常采用牌號為20Cr2Ni4、18Cr2Ni4W、17Cr2Ni2Mo等高級優(yōu)質(zhì)滲碳鋼。這些現(xiàn)有的重 載齒輪用滲碳鋼，其成分匹配不盡合理，綜合力學(xué)性能不是很理想，存在諸多不足。例如： 17Cr2Ni2M 〇雖然具有優(yōu)良的工藝性能，但是屈服強(qiáng)度較低，淬透性與20Cr2Ni4、18Cr2Ni4W 相比較差；18Cr2Ni4W雖然具有優(yōu)良的淬透性和高強(qiáng)度，但是工藝性能很差、且由于Ni元素 的含量較高，生產(chǎn)成本偏高，經(jīng)濟(jì)性較差；20Cr2Ni4具有較好的綜合性能和經(jīng)濟(jì)性，但是淬 透性仍不令人滿意，且內(nèi)氧化較大。
[0004] 中國專利文獻(xiàn)CN1851024A(申請?zhí)枺?00510018605. 4)公開了一種重載齒輪鋼，其 化學(xué)成分重量百分比為：C0. 14?0· 20, Mnl. 2?1. 60, Si彡0· 12, P彡0· 03, S0. 015? 0· 04, Crl. 30 ?1. 80, W 彡 0· 05, TiO. 04 ?0· 10, 0 彡 20ppm，余量為 Fe 和其他雜質(zhì)。中 國專利文獻(xiàn)CN101397631A(申請?zhí)枺?00710153141.7)公開了一種在低溫下具有低變形阻 力和高極限壓縮率、從而冷鍛性優(yōu)良的、而且滲碳變形較小的表面滲碳鋼；其是冷鍛性和 低滲碳變形特性優(yōu)良的表面滲碳鋼，其特征在于，含有：以質(zhì)量％計，C :0. 07?0. 3%、Si : 0· 01 ?0· 15%、Mn :0· 1 ?0· 7%、P :0· 03% 以下、S :0· 002 ?0· 10%、A1 :0· 01 ?0· 08%、 Cr :0· 7 ?1. 5%、Ti :0· 01 ?0· 15%、B :0· 0005 ?0· 005%、N :0· 008% 以下，余量由 Fe 和 不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成；金屬組織的65%以上是鐵素體相，貝氏體相為15%以下。以上兩種 滲碳鋼，添加了 Mn、Cr、Ti等合金，但是Mn、Cr、Ti等合金成分在增加材料強(qiáng)度的同時卻帶 來了材料塑性和韌性的明顯降低。尤其是Ti元素，雖然其可以細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度，但是Ti 元素的添加極易造成齒輪的疲勞壽命降低。
[0005] 中國專利文獻(xiàn) CN102080188A(申請?zhí)枺?01010603965. 1)公開了一種 CrNiMo 系 易切削齒輪鋼及其制備方法，鋼的化學(xué)成分重量百分比％為：c 0. 17?0. 23, Si 0. 15? 0· 37, Μη 0· 60 ?0· 95, Cr 0· 35 ?0· 65, Ni 0· 35 ?0· 75, Mo 0· 15 ?0· 25, P 彡 0· 030, S 0· 010?0· 040, A1 0· 005?0· 050, Ca/S 0· 3?0· 6 ;余為Fe和微量雜質(zhì)。制備方法，包 括初煉爐（電爐或轉(zhuǎn)爐）冶煉、LF+VD(或RH)爐外精煉、連鑄、乳制，其特征在于，采用爐外 精煉及真空脫氣處理使鋼中氧含量不大于15 X 10-6 ;控制微量元素 S的含量，改善CrNiMo 系齒輪鋼的切削性能，使得該鋼適于高速切削加工、重要精密零件。該齒輪鋼Ni元素和Mo 元素的含量較低，其綜合力學(xué)性能較差，無法滿足重載齒輪的要求。
[0006] 因此，為滿足我國25T及以上軸重的機(jī)車齒輪、大功率風(fēng)力發(fā)電齒輪和大功率礦 山機(jī)械齒輪的性能發(fā)展需要，開發(fā)一種綜合力學(xué)性能優(yōu)良、制造工藝相對簡單，且性價比高 的高性能滲碳鋼顯得尤為迫切。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種抗疲勞性能好，綜合力學(xué)性能優(yōu)異，具有高淬透性、高屈 強(qiáng)比、極小的內(nèi)氧化和抗高溫晶粒長大特性的滲碳合金鋼，以及該滲碳合金鋼的制備方法 和應(yīng)用。
[0008] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種滲碳合金鋼，合金的組分及其質(zhì)量百分比為 C :0· 15%?0· 25%，Si :彡 0· 30%，Mn :0· 30%?1. 20%，P :彡 0· 015%，S :彡 0· 010%，Cr : 0· 30%?1. 50%，Ni :2· 80%?3· 80%，M〇 :0· 30%?1. 00%，A1 :0· 01%?0· 08%，以及 V 和Nb中的至少一種，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；且當(dāng)上述合金鋼包含V時，V的質(zhì)量百分 比為0.05%?0. 15%，當(dāng)上述合金鋼包含Nb時，Nb的質(zhì)量百分比為0.025%?0. 10%，并 且所述V、Nb和A1的質(zhì)量百分比含量符合V+Nb+Al彡0. 30 %。
[0009] 上述所述合金鋼中的A1的質(zhì)量百分比含量為0.02 %?0.05 % ;所述V、Nb和A1 的質(zhì)量百分比含量符合V+Nb+Al彡0. 20 %。
[0010] 上述合金鋼中的C的質(zhì)量百分比含量為0. 15%?0. 23%，Si的質(zhì)量百分比含量 為彡0· 25%。
[0011] 上述合金鋼中的Μη的質(zhì)量百分比含量為0.40 %?1.00 %，Cr的質(zhì)量百分比含量 為 0· 40%?1. 20%。
[0012] 上述合金鋼中的Ni的質(zhì)量百分比含量為3. 00 %?3. 80 %，Mo的質(zhì)量百分比含量 為 0· 40%?0· 80%。
[0013] 上述合金鋼中的雜質(zhì)元素的情況為：N的質(zhì)量百分比含量< 0. 02%，0的質(zhì)量百分 比含量< 0. 002 %，Η的質(zhì)量百分比含量< 0. 0002 %。
[0014] 上述Ν的質(zhì)量百分比含量優(yōu)選彡0. 01 %。
[0015] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是滲碳合金鋼的制備方法，包括以下步驟：
[0016] Α.根據(jù)合金鋼的組分和含量進(jìn)行配料，采用現(xiàn)有的煉鋼精煉工藝進(jìn)行合金熔煉；
[0017] Β.澆注鋼錠，將鋼錠軋制成毛坯；
[0018] C.正火回火處理；
[0019] D.淬火回火處理，所述淬火回火處理是將毛坯升溫至800°C?860°C，保溫0. 8h? 1. 5h后，放入快速淬火油中冷卻至快速淬火油的使用溫度；然后取出毛坯再進(jìn)行回火處 理。
[0020] 上述正火回火處理是將毛坯升溫至900°C?960°C，保溫0. 8h?1. 5h后，風(fēng)冷至 室溫，再將毛坯升溫至630°C?750°C，保溫0. 8h?1. 5h后，風(fēng)冷至室溫；所述淬火回火處 理，在回火時將毛坯升溫至160°C?220°C，保溫2. 5h?3. 5h后，風(fēng)冷至室溫。
[0021] 上述步驟A中，所述冶煉和精煉工藝采用電爐冶煉、鋼包精煉爐+真空脫氣爐的工 藝。
[0022] 上述步驟D中，所述快速淬火油的使用溫度為40°C?100°C。
[0023] 上述滲碳合金鋼的應(yīng)用是用于制造重載齒輪。
[0024] 下面對本發(fā)明的滲碳合金鋼中所含元素在合金中所起的作用，以及其優(yōu)選的含量 (質(zhì)量百分比范圍）做詳細(xì)的描述：
[0025] C :主要的固溶強(qiáng)化元素，為了保證具有足夠的強(qiáng)度，C必須在0. 15%以上，但C含 量超過0. 25 %時，會使得強(qiáng)度超高，且韌性嚴(yán)重下降，因此，本發(fā)明合金中的C含量控制在 0· 15%?0· 25%，進(jìn)一步的優(yōu)選為0· 15%?0· 23%。
[0026] Si :脫氧劑，為了提高抗內(nèi)氧化能力，本發(fā)明合金中的Si含量控制在0.30%以下， 為了保證脫氧效果和一定的屈服強(qiáng)度，進(jìn)一步優(yōu)選為0. 25%以下。
[0027] Μη :良好的脫氧劑和脫硫劑，同時也提高鋼的淬透性，改善鋼的熱加工性能。但是 過高的Μη含量會降低滲層韌性，因此，本發(fā)明合金中的Μη含量控制在0. 30%?1. 20%;進(jìn) 一步優(yōu)選為〇· 40%?L 00%。
[0028] Ρ:在鋼液凝固過程中易形成微觀偏析，隨后在奧氏體化過程中偏聚到晶界，使得 鋼脆性顯著增加，因此，本發(fā)明合金中的Ρ含量控制在〇. 015%以下。
[0029] S :不可避免的雜質(zhì)元素，與Μη形成MnS夾雜物在晶界偏析時會降低鋼的韌性，因 此，本發(fā)明合金中的S含量控制在0. 010%以下。
[0030] Cr :主要淬透性元素，提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。但是，過高的Cr含量會降低 鋼的冷加工性能。因此，本發(fā)明合金中的Cr含量控制在0.30%?1.50% ;進(jìn)一步優(yōu)選為 0. 40%?1. 20%。
[0031] Ni :主要的固溶強(qiáng)化元素，隨著Ni含量的增加，鋼的常溫強(qiáng)度也會增加，并且Ni的 添加對合金的塑性和韌性影響不大，但是過高的Ni會降低鋼的熱加工性能，且成本過高， 因此，本發(fā)明合金中的Ni含量控制在2. 80%?3. 80% ;進(jìn)一步優(yōu)選為3. 00%?3. 80%。
[0032] Mo :主要的淬透性元素，能同時提高基體和滲層的淬透性，但是過量的Mo會造成 鍛造性能下降，且成本過高。因此，本發(fā)明合金中的Mo含量控制在0.30%?1.00% ;進(jìn)一 步優(yōu)選為〇· 40%?0· 80%。
[0033] △1、他、￥41是脫氧劑和細(xì)化晶粒元素，八1含量在0.01%以下時，細(xì)化晶粒作 用不明顯，但A1含量在0.08%以上時，其脫氧作用增加也不明顯，且易形成較大的夾雜 物，影響疲勞性能，因此，本發(fā)明合金中的A1含量控制在0. 01 %?0. 08% ;進(jìn)一步優(yōu)選為 0.02%?0.05%。Nb是細(xì)化晶粒元素，Nb含量在0.025%以下時，細(xì)化晶粒作用不明顯， Nb含量在0. 10%以上時，細(xì)化晶粒作用達(dá)到飽和，增幅也不明顯，因此，本發(fā)明合金中的Nb 含量控制在〇. 025%?0. 10%。V是細(xì)化晶粒元素，V含量在0. 05%以下，細(xì)化晶粒作用不 明顯，V含量在0. 15%以上時，細(xì)化晶粒作用達(dá)到飽和，增幅也不明顯，因此，本發(fā)明合金中 的V含量控制在〇. 05%?0. 15%。同時，本發(fā)明合金中Al、V、Nb復(fù)合添加時，則必須符合 V+Nb+Al彡0. 30%，進(jìn)一步優(yōu)化為V+Nb+Al彡0. 20%，這是由于合理控制A1、V、Nb的復(fù)合 添加量可以通過細(xì)化晶粒度從而間接影響合金的韌性，當(dāng)V+Nb+Al>0. 30%時，細(xì)化晶粒度 的效果不明顯，晶粒度粗大會對合金的韌性帶來不利的影響，當(dāng)V+Nb+Al < 0. 20%，細(xì)化晶 粒度的效果較好，合金韌性最佳。
[0034] N :冶煉不可避免的氣體元素，能與Al、Nb、V等結(jié)合形成化合物，從而細(xì)化晶粒，但 過高會偏聚晶界而降低晶界強(qiáng)度，因此，本發(fā)明合金中的N的含量控制在<0.02%，進(jìn)一步 優(yōu)選為彡〇. 01%。
[0035] 0 :有害氣體元素，過高時會降低疲勞性能，因此，本發(fā)明合金中的0的含量控制在 ^ 20ppm〇
[0036] Η :有害氣體元素，過高時會降低韌性，因此，本發(fā)明合金中的Η的含量控制在 < 2. Oppm。
[0037] 本發(fā)明具有積極的效果：
[0038] (1)本發(fā)明的滲碳合金鋼通過Mn、Cr、Ni、Mo元素及其與C的合理配比，在保證材 料鋼強(qiáng)度增加的同時，還能保證材料的塑性和韌性不受較大影響，避免了因強(qiáng)度增加導(dǎo)致 材料塑性和韌性明顯下降的現(xiàn)象。所制得的滲碳合金鋼材料綜合力學(xué)性能優(yōu)良；明顯克服 了現(xiàn)有技術(shù)中的滲碳合金鋼由于各成分匹配不盡合理而導(dǎo)致在強(qiáng)度和塑、韌性方面不能兼 顧的矛盾。另外，還有效地提高了滲碳合金鋼的淬透性，從而使得該鋼材可適用于大模數(shù)齒 輪。
[0039] (2)本發(fā)明的滲碳合金鋼通過A1、V、Nb元素的添加或者復(fù)合添加，使得合金在成 型過程中具有優(yōu)異的抗晶粒長大性能，尤其適用于高溫滲碳的零件。
[0040] (3)本發(fā)明的滲碳合金鋼通過Si、Ni和Mo元素的優(yōu)化配合，可以降低晶界在滲碳 過程中的內(nèi)氧化，并使得其在較長的滲碳時間中，其內(nèi)部氧化特征比傳統(tǒng)鋼有較低的內(nèi)氧 化深度值，尤其適用于對內(nèi)氧化有非常高要求的機(jī)械零件。
[0041] (4)本發(fā)明的滲碳合金鋼通過Cr、Ni、Mo元素的合理選擇及其配比，使得該鋼材制 造容易、加工工藝性能優(yōu)良，且生產(chǎn)成本相對較低，有利于提高經(jīng)濟(jì)效益。
[0042] (5)本發(fā)明的滲碳合金鋼具有極小的內(nèi)氧化、高淬透性、高屈強(qiáng)比和抗高溫晶粒長 大特性，特別適用于制造對抗疲勞性能和綜合力學(xué)性能有非常高要求的機(jī)械零件，如重載 齒輪等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0044] 圖1為本發(fā)明實施例1的滲碳合金鋼與20Cr2Ni4、18Cr2Ni4W和17Cr2Ni2Mo的滲 碳合金鋼的淬透性對比關(guān)系圖。
[0045] 圖2為對比例1的17Cr2Ni2Mo的滲碳合金鋼的內(nèi)部氧化深度與滲碳層深度的關(guān) 系圖，圖中給出了 3個試樣的情況。
[0046] 圖3為本發(fā)明實施例1的滲碳合金鋼的內(nèi)部氧化深度與滲碳層深度的關(guān)系圖，圖 中給出了 3個試樣的情況。其中，在滲碳深度約0.5毫米處，試樣編號2的氧化深度的數(shù)值 與試樣編號3的氧化深度的數(shù)值基本重疊，均約為0. 002毫米；在滲碳深度約1. 25毫米處， 試樣編號1的氧化深度的數(shù)值與試樣編號2的氧化深度的數(shù)值基本重疊，均約為0. 002毫 米；在滲碳深度約1. 8毫米處，試樣編號1的氧化深度的數(shù)值與試樣編號3的氧化深度的數(shù) 值基本重疊，均約為0. 002毫米；在滲碳深度約2. 5毫米處，試樣編號2的氧化深度的數(shù)值 與試樣編號3的氧化深度的數(shù)值基本重疊，均約為0. 002毫米；在滲碳深度約3. 25毫米處， 試樣編號2的氧化深度的數(shù)值與試樣編號3的氧化深度的數(shù)值基本重疊，均約為0. 002毫 米。
[0047] 圖4為本發(fā)明實施例1的滲碳合金鋼的晶粒度與加熱溫度的關(guān)系圖。

【具體實施方式】
[0048] 實施例1
[0049] 本實施例的滲碳合金鋼的組分及其質(zhì)量百分比為：C :0. 18%，Si :0. 16%，Μη : 0. 69 %, Ρ ：0. 009 %, S ：0. 005 %, Cr ： 1. 00 %, Ni ：3. 55 %, Mo ：0. 62 %, A1 ：0. 04 %, V ： 0. 05%，Nb :0. 03%，N :0. 0092%，0 :0. 0019%，H :0. 00015%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0050] 本實施例的滲碳合金鋼的制備方法，包括以下具體步驟：
[0051] A.根據(jù)合金鋼的組分和含量進(jìn)行配料，采用現(xiàn)有技術(shù)中電爐+鋼包精煉爐（LF) + 真空脫氣爐的煉鋼精煉工藝進(jìn)行合金熔煉。
[0052] B.澆注鋼錠，將鋼錠軋制成圓鋼，在圓鋼上按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2975-1998《鋼及鋼 產(chǎn)品力學(xué)性能試驗取樣位置及試樣制備》取試樣毛坯。
[0053] C.對試樣毛坯進(jìn)行正火回火處理。先將毛坯升溫至950°C，保溫lh后，通過鼓風(fēng) 機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng)冷至室溫；然后將毛坯升溫至750°C，保溫lh后，通過鼓風(fēng)機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng) 冷至室溫。
[0054] D.對試樣毛坯進(jìn)行淬火回火處理。先將毛坯升溫至860°C，保溫lh后，放入快速 淬火油中冷卻至快速淬火油的使用溫度，快速淬火油的使用溫度控制在60±5°C ;然后取出 毛坯，再將毛坯升溫至220°C，保溫3h后，通過鼓風(fēng)機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng)冷至室溫。
[0055] 實施例2
[0056] 本實施例的滲碳合金鋼的組分及其質(zhì)量百分比為：C :0. 15%，Si :0. 20%，Μη : 0. 95 %, Ρ ：0. 008 %, S ：0. 006 %, Cr ： 1. 20 %, Ni ：3. 75 %, Mo ：0. 41 %, A1 ：0. 08 %, V ： 0. 12%，N :0. 0080%，0 :0. 0016%，H :0. 00016%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0057] 本實施例的滲碳合金鋼的制備方法，包括以下具體步驟：
[0058] A.根據(jù)合金鋼的組分和含量進(jìn)行配料，采用現(xiàn)有技術(shù)中電爐+鋼包精煉爐（LF) + 真空脫氣爐的煉鋼精煉工藝進(jìn)行合金熔煉。
[0059] B.澆注鋼錠，將鋼錠軋制成圓鋼，在圓鋼上按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2975-1998取試樣 毛述。
[0060] C.對試樣毛坯進(jìn)行正火回火處理。先將毛坯升溫至900°C，保溫lh后，通過鼓風(fēng) 機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng)冷至室溫；然后將毛坯升溫至630°C，保溫lh后，通過鼓風(fēng)機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng) 冷至室溫。
[0061] D.對試樣毛坯進(jìn)行淬火回火處理。先將毛坯升溫至800°C，保溫lh后，放入快速 淬火油中冷卻至快速淬火油的使用溫度，快速淬火油的使用溫度控制在60±5°C ;然后取出 毛坯，再將毛坯升溫至160°C，保溫3h后，通過鼓風(fēng)機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng)冷至室溫。
[0062] 實施例3
[0063] 本實施例的滲碳合金鋼的組分及其質(zhì)量百分比為：C :0. 23%，Si :0. 14%，Μη : 0. 45 %, Ρ ：0. 008 %, S ：0. 004 %, Cr ：0. 45 %, Ni ：3. 05 %, Mo ：0. 79 %, A1 ：0. 02 %, Nb ： 0. 09%，N :0. 0078%，0 :0. 0012%，H :0. 00013%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0064] 本實施例的滲碳合金鋼的制備方法，包括以下具體步驟：
[0065] A.根據(jù)合金鋼的組分和含量進(jìn)行配料，采用現(xiàn)有技術(shù)中電爐+鋼包精煉爐（LF) + 真空脫氣爐的煉鋼精煉工藝進(jìn)行合金熔煉。
[0066] B.澆注鋼錠，將鋼錠軋制成圓鋼，在圓鋼上按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2975-1998取試樣 毛述。
[0067] C.對試樣毛坯進(jìn)行正火回火處理。先將毛坯升溫至920°C，保溫lh后，通過鼓風(fēng) 機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng)冷至室溫；然后將毛坯升溫至700°C，保溫lh后，通過鼓風(fēng)機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng) 冷至室溫。
[0068] D.對試樣毛坯進(jìn)行淬火回火處理。先將毛坯升溫至840°C，保溫lh后，放入快速 淬火油中冷卻至快速淬火油的使用溫度，快速淬火油的使用溫度控制在60±5°C ;然后取出 毛坯，再將毛坯升溫至20(TC，保溫3h后，通過鼓風(fēng)機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng)冷至室溫。
[0069] 實施例4
[0070] 本實施例的滲碳合金鋼的組分及其質(zhì)量百分比為：C :0.20 %，Si :0.05 %，Μη: 0. 50 %, Ρ ：0. 007 %, S ：0. 005 %, Cr ：0. 85 %, Ni ：3. 30 %, Mo ：0. 50 %, A1 ：0. 02 %, V ： 0. 10%，Nb :0. 07%，N :0. 0089%，0 :0. 0018%，H :0. 00015%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0071] 本實施例的滲碳合金鋼的制備方法，包括以下具體步驟：
[0072] A.根據(jù)合金鋼的組分和含量進(jìn)行配料，采用現(xiàn)有技術(shù)中電爐+鋼包精煉爐（LF) + 真空脫氣爐的煉鋼精煉工藝進(jìn)行合金熔煉。
[0073] B.澆注鋼錠，將鋼錠軋制成圓鋼，在圓鋼上按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2975-1998取試樣 毛述。
[0074] C.對試樣毛坯進(jìn)行正火回火處理。先將毛坯升溫至930°C，保溫lh后，通過鼓風(fēng) 機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng)冷至室溫；然后將毛坯升溫至680°C，保溫lh后，通過鼓風(fēng)機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng) 冷至室溫。
[0075] D.對試樣毛坯進(jìn)行淬火回火處理。先將毛坯升溫至820°C，保溫lh后，放入快速 淬火油中冷卻至快速淬火油的使用溫度，快速淬火油的使用溫度控制在60±5°C ;然后取出 毛坯，再將毛坯升溫至180°C，保溫3h后，通過鼓風(fēng)機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng)冷至室溫。
[0076] 實施例5
[0077] 本實施例的滲碳合金鋼的組分及其質(zhì)量百分比為：C :0. 17%，Si :0.06 %，Μη : 0. 73 %, Ρ ：0. 006 %, S ：0. 005 %, Cr ：1. 15 %, Ni ：3. 52 %, Mo ：0. 65 %, A1 ：0. 02 %, V ： 0. 11%，N :0. 0065%，0 :0. 0015%，H :0. 00012%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0078] 本實施例的滲碳合金鋼的制備方法，包括以下具體步驟：
[0079] A.根據(jù)合金鋼的組分和含量進(jìn)行配料，采用現(xiàn)有技術(shù)中電爐+鋼包精煉爐（LF) + 真空脫氣爐的煉鋼精煉工藝進(jìn)行合金熔煉。
[0080] B.澆注鋼錠，將鋼錠軋制成圓鋼，在圓鋼上按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2975-1998取試樣 毛述。
[0081] C.對試樣毛坯進(jìn)行正火回火處理。先將毛坯升溫至930°C，保溫lh后，通過鼓風(fēng) 機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng)冷至室溫；然后將毛坯升溫至680°C，保溫lh后，通過鼓風(fēng)機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng) 冷至室溫。
[0082] D.對試樣毛坯進(jìn)行淬火回火處理。先將毛坯升溫至820°C，保溫lh后，放入快速 淬火油中冷卻至快速淬火油的使用溫度，快速淬火油的使用溫度控制在60 ±5 °C ;然后取出 毛坯，再將毛坯升溫至180°C，保溫3h后，通過鼓風(fēng)機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng)冷至室溫。
[0083] 實施例6
[0084] 本實施例的滲碳合金鋼的組分及其質(zhì)量百分比為：C :0.22 %，Si :0.08 %，Μη: 0. 50 %, Ρ ：0. 007 %, S ：0. 004 %, Cr ：0. 76 %, Ni ：3. 19 %, Mo ：0. 74 %, A1 ：0. 03 %, Nb ： 0. 08%，N :0. 0072%，0 :0. 0016%，H :0. 00015%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0085] 本實施例的滲碳合金鋼的制備方法，包括以下具體步驟：
[0086] A.根據(jù)合金鋼的組分和含量進(jìn)行配料，采用現(xiàn)有技術(shù)中電爐+鋼包精煉爐（LF) + 真空脫氣爐的煉鋼精煉工藝進(jìn)行合金熔煉。
[0087] B.澆注鋼錠，將鋼錠軋制成圓鋼，在圓鋼上按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2975-1998取試樣 毛述。
[0088] C.對試樣毛坯進(jìn)行正火回火處理。先將毛坯升溫至930°C，保溫lh后，通過鼓風(fēng) 機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng)冷至室溫；然后將毛坯升溫至680°C，保溫lh后，通過鼓風(fēng)機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng) 冷至室溫。
[0089] D.對試樣毛坯進(jìn)行淬火回火處理。先將毛坯升溫至820°C，保溫lh后，放入快速 淬火油中冷卻至快速淬火油的使用溫度，快速淬火油的使用溫度控制在60±5°C ;然后取出 毛坯，再將毛坯升溫至180°C，保溫3h后，通過鼓風(fēng)機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng)冷至室溫。
[0090] 實施例7
[0091] 本實施例的滲碳合金鋼的組分及其質(zhì)量百分比為：C :0.21 %，Si :0.25 %，Μη: 0. 49 %, Ρ ：0. 008 %, S ：0. 004 %, Cr ：0. 53 %, Ni ：3. 25 %, Mo ：0. 66 %, A1 ：0. 05 %, V ： 0. 09%，Nb :0. 05%，N :0. 0069%，0 :0. 0014%，H :0. 00014%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0092] 本實施例的滲碳合金鋼的制備方法，包括以下具體步驟：
[0093] A.根據(jù)合金鋼的組分和含量進(jìn)行配料，采用現(xiàn)有技術(shù)中電爐+鋼包精煉爐（LF) + 真空脫氣爐的煉鋼精煉工藝進(jìn)行合金熔煉。
[0094] B.澆注鋼錠，將鋼錠軋制成圓鋼，在圓鋼上按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2975-1998取試樣 毛述。
[0095] C.對試樣毛坯進(jìn)行正火回火處理。先將毛坯升溫至930°C，保溫lh后，通過鼓風(fēng) 機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng)冷至室溫；然后將毛坯升溫至680°C，保溫lh后，通過鼓風(fēng)機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng) 冷至室溫。
[0096] D.對試樣毛坯進(jìn)行淬火回火處理。先將毛坯升溫至820°C，保溫lh后，放入快速 淬火油中冷卻至快速淬火油的使用溫度，快速淬火油的使用溫度控制在60±5°C ;然后取出 毛坯，再將毛坯升溫至180°C，保溫3h后，通過鼓風(fēng)機(jī)吹風(fēng)的方式風(fēng)冷至室溫。
[0097] 對比例1
[0098] 本對比例選用牌號為17Cr2Ni2Mo的滲碳合金鋼，合金的化學(xué)成分如表1所示。
[0099] 對比例2
[0100] 本對比例選用牌號為20Cr2Ni4的滲碳合金鋼，合金的化學(xué)成分如表1所示。
[0101] 對比例3
[0102] 本對比例選用牌號為18Cr2Ni4W的滲碳合金鋼，合金的化學(xué)成分如表1所示。按 照GB/T228-2010《金屬材料室溫拉伸試驗方法》對本對比例的滲碳合金鋼的試樣進(jìn)行力學(xué) 性能測試，結(jié)果如表2所示。
[0103] 一、化學(xué)成分：
[0104] 本發(fā)明實施例1至4以及對比例1至3的滲碳合金鋼的化學(xué)成分如表1所示。
[0105] 表1化學(xué)成分表
[0106]

【權(quán)利要求】
1. 一種滲碳合金鋼，其特征在于：該合金鋼的組分及其質(zhì)量百分比為c :0. 15%? 0· 25%，Si :彡 0· 30%，Μη :0· 30%?1. 20%，P :彡 0· 015%，S :彡 0· 010%，Cr :0· 30%? 1.50%，附：2.80%?3.80%，]?〇:0.30%?1.00%，六1:0.01%?0.08%，以及￥和恥中 的至少一種，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；且當(dāng)上述合金鋼包含V時，V的質(zhì)量百分比為 0. 05%?0. 15%，當(dāng)上述合金鋼包含Nb時，Nb的質(zhì)量百分比為0.025%?0. 10%，并且所 述V、Nb和A1的質(zhì)量百分比含量符合V+Nb+Al彡0. 30 %。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲碳合金鋼，其特征在于：所述合金鋼中的A1的質(zhì)量百分比 含量為0. 02 %?0. 05 % ;所述V、Nb和A1的質(zhì)量百分比含量符合V+Nb+Al彡0. 20 %。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲碳合金鋼，其特征在于：所述合金鋼中的C的質(zhì)量百分比 含量為0. 15%?0. 23%，Si的質(zhì)量百分比含量為彡0. 25%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲碳合金鋼，其特征在于：所述合金鋼中的Μη的質(zhì)量百分比 含量為0. 40%?1. 00%，Cr的質(zhì)量百分比含量為0. 40%?1. 20%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲碳合金鋼，其特征在于：所述合金鋼中的Ni的質(zhì)量百分比 含量為3. 00 %?3. 80 %，Mo的質(zhì)量百分比含量為0. 40 %?0. 80 %。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲碳合金鋼，其特征在于：所述合金鋼中的雜質(zhì)元素的情況 為：N的質(zhì)量百分比含量< 0. 02%，0的質(zhì)量百分比含量< 0. 002%，Η的質(zhì)量百分比含量 < 0· 0002%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的滲碳合金鋼，其特征在于：所述Ν的質(zhì)量百分比含量 彡 0· 01%。
8. -種上述權(quán)利要求1到7任一項所述的滲碳合金鋼的制備方法，包括以下步驟： Α.根據(jù)合金鋼的組分和含量進(jìn)行配料，采用現(xiàn)有的冶煉和精煉工藝進(jìn)行合金熔煉； Β.燒注鋼徒，將鋼徒乳制成毛述； C. 正火回火處理； D. 淬火回火處理，所述淬火回火處理是先將毛坯升溫至800°C?860°C，保溫0. 8h? 1. 5h后，放入快速淬火油中冷卻至快速淬火油的使用溫度；然后取出毛坯再進(jìn)行回火處 理。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的滲碳合金鋼的制備方法，其特征在于：所述正火回火處理是 將毛坯升溫至900°C?960°C，保溫0. 8h?1. 5h后，風(fēng)冷至室溫，再將毛坯升溫至630°C? 750°C，保溫0.8h?1.5h后，風(fēng)冷至室溫；所述淬火回火處理，在回火時將毛坯升溫至 160°C?220°C，保溫2. 5h?3. 5h后，風(fēng)冷至室溫。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的滲碳合金鋼的制備方法，其特征在于：所述步驟A中，所述 冶煉和精煉工藝采用電爐冶煉、鋼包精煉爐+真空脫氣爐的工藝。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的滲碳合金鋼的制備方法，其特征在于：所述快速淬火油的使 用溫度為40°C?100°C。
12. -種上述權(quán)利要求1所述的滲碳合金鋼的應(yīng)用，其特征在于：用于制造重載齒輪。
【文檔編號】C22C38/48GK104109816SQ201410297447
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】文超, 董雯, 劉忠偉, 陳亮, 梁會雷, 徐寧 申請人:南車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司