本發(fā)明屬于齒輪鋼領(lǐng)域,具體涉及一種22crmoh齒輪鋼的軋制方法。
背景技術(shù):
:22crmoh鋼是國內(nèi)外最常用的齒輪鋼之一。廣泛用于制造汽車傳動系統(tǒng)中的重要齒輪。隨著汽車產(chǎn)量和用量的日益增加,對資源、環(huán)境和能源的壓力也不斷增大,因此迫切需要提高汽車的使用性能,包括減重和長壽命化等方面。汽車傳動系統(tǒng)性能的提高對汽車的長壽命化和減重至關(guān)重要,因此提高汽車齒輪鋼的綜合性能具有重要的意義。細化晶粒是提高汽車齒輪鋼綜合性能的重要途徑,目前國內(nèi)外主要采用微合金化方法細化鋼的晶粒。中國專利cn103361559a公布了一種采用nb、ti復合微合金化高溫滲碳齒輪鋼,通過添加ti0.02-0.06%,nb0.02-0.06%形成析出相控制晶粒。中國專利cn102560255a發(fā)明了一種高溫真空滲碳齒輪用鋼。通過添加al0.0033%-0.055%細化晶粒。日本專利jp2000-160288也同樣采用添加0.03%-0.06%的nb控制晶粒長大。但微合金化帶來材料成本的提高并且增加生產(chǎn)的難度,如添加nb、ti微合金后齒輪鋼存在高溫脆性區(qū),軋制過程中由于ti、nb元素在晶界的析出導致晶界薄弱發(fā)生鋼坯斷裂的事故,產(chǎn)生大量廢品。因此采用微合金元素細化晶粒的方案應用在齒輪鋼領(lǐng)域并不十分理想。此外,汽車對傳動系統(tǒng)穩(wěn)定服役要求不斷提高,齒面嚙合過程齒面受多方向力的共同作用,而目前齒輪鋼橫縱向力學性能存在差異,導致齒面某一方向提前磨損或斷裂,因此為了保證穩(wěn)定服役,汽車傳動系統(tǒng)對各向異性差值小的齒輪鋼需求強烈。綜合上述問題,急需提供一種通過制備工藝進行超細化組織控制并且具有各向異性傾向小的齒輪鋼,以滿足汽車行業(yè)對高性能齒輪鋼的需求。技術(shù)實現(xiàn)要素:為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供了一種22crmoh齒輪鋼的軋制方法,此方法可有效降低mns夾雜物的長/寬比,根據(jù)此方法得到的齒輪鋼軋態(tài)組織為扁平化的奧氏體組織,析出相尺寸為20~25nm,析出量重量分數(shù)為0.31~0.38%;熱處理后,奧氏體晶粒尺寸為5~7μm,縱向沖擊韌性比值趨近于1。本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種22crmoh齒輪鋼的軋制方法,所述軋制方法包括以下步驟:(1)連鑄坯經(jīng)加熱爐加熱,經(jīng)高壓水除鱗去除氧化鐵皮;(2)除磷后的連鑄坯進行開坯得到初軋坯;(3)初軋坯進連軋機組軋制;(4)出連軋機組后進行水霧冷卻;(5)水霧冷卻后進入緩冷床進行緩冷;(6)進入緩冷坑進行緩冷;(7)空冷,即可得到熱軋22crmoh齒輪圓鋼。所述步驟(2)中,開坯溫度為1000-1050℃,開坯單道次變形量大于20%。所述步驟(3)中,連軋溫度為800-950℃,其中,860-920℃軋制變形量大于30%;終軋溫度為800℃~850℃。進一步地,所述步驟(3)中,連軋溫度為850-950℃,其中,870-920℃軋制變形量大于30%;或者,連軋溫度為830-930℃,其中,860-900℃軋制變形量大于30%;或者,連軋溫度為800~900℃,其中,870-900℃軋制變形量大于30%。所述步驟(4)中,水霧冷卻的冷速為10-15℃/s,冷卻到600-650℃;優(yōu)選為,冷卻到620-650℃。所述步驟(5)中,緩冷床緩冷至500-550℃。所述步驟(6)中,緩冷坑扣罩冷卻24小時后至300℃以下。根據(jù)上述軋制方法得到的22crmoh齒輪鋼,所述齒輪鋼軋態(tài)組織為扁平化的奧氏體組織,析出相尺寸為20~25nm,析出量重量分數(shù)為0.31~0.38%;熱處理后,奧氏體晶粒尺寸為5~7μm,縱向沖擊韌性比值趨近于1。根據(jù)上述軋制方法得到的22crmoh齒輪鋼,可用于制造汽車主、從動齒輪,也可用于制造大規(guī)格齒輪零件。本發(fā)明通過對開坯溫度、精軋溫度、終軋溫度、道次變形量、控冷工藝的調(diào)節(jié)獲得納米級析出相、扁平化奧氏體組織、降低mns夾雜物的長/寬比的技術(shù)目的。開坯溫度:鋼中a類夾雜物mns長/寬比較大,是影響鋼材各向異性的主要因素,mns夾雜物級別越高其橫縱向性能差異越大。傳統(tǒng)軋制工藝開坯溫度在1100-1150℃范圍內(nèi),由于鋼坯溫度較高不利于mns的破碎變形,本發(fā)明將開坯溫度控制在1000-1050℃范圍內(nèi),該溫度下鋼坯組織具有一定的硬度,易于破碎mns,降低其長/寬比,進而改善鋼材性能的各向異性。連軋溫度:精軋溫度對鋼的組織控制至關(guān)重要,本發(fā)明主要通過納米級析出相與奧氏體扁平化來獲得熱處理后的超細晶粒組織,精軋溫度較傳統(tǒng)軋制工藝降低了50-80℃,主要依據(jù)為化學成分范圍計算,mc類析出相在奧氏體區(qū)的最佳析出溫度為850-920℃,在此區(qū)間增加變形量將有利于析出大量納米尺寸析出相。因此在850-920℃溫度區(qū)間道次變形量為不小于20%,經(jīng)過大變形后需要弛豫析出,因此終軋溫度宜控制在800℃度以上??乩涔に嚕嚎刂评鋮s是保證已獲得析出相不長大以及保留扁平奧氏體組織的關(guān)鍵工藝。經(jīng)軋制過程中在奧氏體區(qū)析出的納米級析出相經(jīng)軋后冷卻過程中易發(fā)生粗化現(xiàn)象,另外,扁平奧氏體組織會發(fā)生應力釋放而無法保留,因此鋼棒出連軋機后應進行快速冷卻,以固定析出相及扁平奧氏體組織。鋼棒經(jīng)10-15℃/s快速冷到650℃以下后經(jīng)緩冷床緩冷,以保證鋼棒不出現(xiàn)冷裂;由于鋼棒中mc類析出相在鐵素體區(qū)的最佳析出溫度為500-550℃,因此鋼棒經(jīng)緩冷床冷卻到500-550℃進入緩冷坑,扣蓋緩冷24小時出坑,在該溫度區(qū)間緩冷有利于獲得鐵素體區(qū)大量納米級析出相。扁平的奧氏體組織與大量納米級析出相共同作用可實現(xiàn)齒輪鋼再加熱奧氏體化后獲得超細晶粒組織。相對于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明具備以下優(yōu)點:通過控軋與控冷工藝的綜合運用,可有效降低mns夾雜物的長/寬比,改善鋼材的各向異性;軋制工藝過程獲得大量納米級析出相,并控制其不粗化,未再結(jié)晶區(qū)域軋制獲得扁平化奧氏體組織,二者在齒輪鋼再加熱處理過程中可增加形核率抑制晶粒長大獲得超細晶粒組織。附圖說明圖1為采用本發(fā)明實施例1中的方法獲得的齒輪鋼軋態(tài)組織形貌;圖2為采用本發(fā)明實施例2中的方法獲得的齒輪鋼軋態(tài)組織形貌;圖3為采用本發(fā)明比較例2中的常規(guī)軋制方法獲得的齒輪鋼軋態(tài)組織形貌。具體實施方式下面結(jié)合具體實施實例對本發(fā)明進行詳細說明,但本發(fā)明不限于以下具體實施實例。本發(fā)明制備的22crmoh齒輪鋼,其化學成分的質(zhì)量分數(shù)為:c:0.19~0.25%,si:0.17~0.37%,mn:0.55~0.90%,p≤0.020,s:≤0.010%,cr:0.85~1.25%,mo:0.35-0.45%,al:0.020~0.030%,其余為fe及不可避免的雜質(zhì)。采用電爐(eaf)+爐外精煉(lf)+真空脫氣(rh)+連鑄的工藝獲得各實施例鋼的連鑄坯,各實施例鋼的連鑄坯的化學成分如表1所示。表1各實施例鋼的化學成分及質(zhì)量百分比csimnpscrmoal實施例10.230.270.820.0060.0041.190.420.030實施例20.210.260.760.0060.0031.150.380.026實施例30.200.210.750.0060.0031.100.360.025實施例40.190.210.750.0060.0031.060.350.029實施例1一種22crmoh齒輪鋼的軋制方法,包括以下步驟:(1)將含有表1中實施例1所示化學成分及質(zhì)量百分比的連鑄坯低于850℃入加熱爐,經(jīng)過4小時加熱到均熱溫度,均熱段溫度為1170-1220℃,均熱保溫4小時后出加熱爐,加熱后的連鑄坯經(jīng)高壓水除磷去除氧化鐵皮;(2)除磷后的圓鋼坯進行開坯得到初軋坯,開坯溫度為1000-1050℃,開坯單道次變形量大于20%;(3)初軋坯進連軋機組軋制,連軋溫度為850-950℃,其中,870-920℃軋制變形量大于30%,終軋溫度為850℃;(4)鋼棒出連軋機組后進行水霧冷卻,以冷速為10-15℃/s冷卻到600-650℃;(5)然后進入緩冷床冷至500-550℃;(6)然后進入緩冷坑扣罩冷卻24小時后至300℃以下;(7)空冷,即可得到熱軋22crmoh齒輪圓鋼,其軋態(tài)組織形貌見圖1,從圖中可以看出其軋態(tài)組織為扁平化的奧氏體組織。實施例2一種22crmoh齒輪鋼的軋制方法,包括以下步驟:(1)將含有表1中實施例2所示化學成分及質(zhì)量百分比的連鑄坯低于850℃入加熱爐,經(jīng)過4小時加熱到均熱溫度,均熱段溫度為1150-1200℃,均熱保溫4小時后出加熱爐,加熱后的圓鋼坯經(jīng)高壓水除磷去除氧化鐵皮;(2)除磷后的連鑄坯進行開坯得到初軋坯,開坯溫度為1000-1050℃,開坯單道次變形量大于20%;(3)初軋坯進連軋機組軋制,連軋溫度為830-930℃,其中,860-900℃軋制變形量大于30%,終軋溫度為830℃;(4)鋼棒出連軋機組后進行水霧冷卻,以冷速為10-15℃/s冷卻到620-650℃;(5)然后進入緩冷床冷至500-550℃;(6)然后進入緩冷坑扣罩冷卻24小時后至300℃以下;(7)空冷,即可得到熱軋22crmoh齒輪圓鋼,其軋態(tài)組織形貌見圖2,從圖中可以看出其軋態(tài)組織為扁平化的奧氏體組織。實施例3一種22crmoh齒輪鋼的軋制方法,包括以下步驟:(1)將含有表1中實施例3所示化學成分及質(zhì)量百分比的連鑄坯低于850℃入加熱爐,經(jīng)過4小時加熱到均熱溫度,均熱段溫度為1140-1180℃,均熱保溫4小時后出加熱爐,加熱后的圓鋼坯經(jīng)高壓水除磷去除氧化鐵皮;(2)除磷后的連鑄坯進行開坯得到初軋坯,開坯溫度為1000-1050℃,開坯單道次變形量大于20%;(3)初軋坯進連軋機組軋制,連軋溫度為800-900℃,其中,870-900℃軋制變形量大于30%,終軋溫度為800℃;(4)鋼棒出連軋機組后進行水霧冷卻,以冷速為10-15℃/s冷卻到620-650℃;(5)然后進入緩冷床冷至500-550℃;(6)然后進入緩冷坑扣罩冷卻24小時后至300℃以下;(7)空冷,得到熱軋22crmoh齒輪圓鋼。實施例4一種22crmoh齒輪鋼的軋制方法,包括以下步驟:(1)將含有表1中實施例4所示化學成分及質(zhì)量百分比的連鑄坯低于850℃入加熱爐,經(jīng)過4小時加熱到均熱溫度,均熱段溫度為1140-1180℃,均熱保溫4小時后出加熱爐,加熱后的圓鋼坯經(jīng)高壓水除磷去除氧化鐵皮;(2)除磷后的連鑄坯進行開坯得到初軋坯,開坯溫度為1000-1050℃,開坯單道次變形量大于20%;(3)初軋坯進連軋機組軋制,連軋溫度為800-900℃,其中,870-900℃軋制變形量大于30%,終軋溫度為800℃;(4)鋼棒出連軋機組后進行水霧冷卻,以冷速為10-15℃/s冷卻到620-650℃;(5)然后進入緩冷床冷至500-550℃;(6)然后進入緩冷坑扣罩冷卻24小時后至300℃以下;(7)空冷,得到熱軋22crmoh齒輪圓鋼。比較例1一種22crmoh齒輪鋼的軋制方法,連鑄坯的化學成分及質(zhì)量百分比同實施例1,其采用常規(guī)軋制工藝生產(chǎn),軋制工藝為:均熱溫度1150-1200℃保溫2小時后出加熱爐,進行高壓水除磷,開坯溫度為1100-1150℃,連軋溫度為920-1000℃,圓鋼出連軋機后進入緩冷床,冷卻至大于550℃進入緩冷坑冷卻至300℃以下空冷,得到熱軋22crmoh齒輪圓鋼其軋態(tài)組織形貌見圖1,從圖中可以看出其軋態(tài)組織為等軸狀奧氏體組織。比較例2一種22crmoh齒輪鋼的軋制方法,連鑄坯的化學成分及質(zhì)量百分比同實施例2,其采用常規(guī)軋制工藝生產(chǎn),軋制工藝為:均熱溫度1150-1200℃保溫2小時后出加熱爐,進行高壓水除磷,開坯溫度為1100-1150℃,連軋溫度為920-1000℃,圓鋼出連軋機后進入緩冷床,冷卻至大于550℃進入緩冷坑冷卻至300℃以下空冷。比較例3一種22crmoh齒輪鋼的軋制方法,連鑄坯的化學成分及質(zhì)量百分比同實施例3,其采用常規(guī)軋制工藝生產(chǎn),軋制工藝為:均熱溫度1150-1200℃保溫2小時后出加熱爐,進行高壓水除磷,開坯溫度為1100-1150℃,連軋溫度為920-1000℃,圓鋼出連軋機后進入緩冷床,冷卻至大于550℃進入緩冷坑冷卻至300℃以下空冷。比較例4一種22crmoh齒輪鋼的軋制方法,連鑄坯的化學成分及質(zhì)量百分比同實施例4,其采用常規(guī)軋制工藝生產(chǎn),軋制工藝為:均熱溫度1150-1200℃保溫2小時后出加熱爐,進行高壓水除磷,開坯溫度為1100-1150℃,連軋溫度為920-1000℃,圓鋼出連軋機后進入緩冷床,冷卻至大于550℃進入緩冷坑冷卻至300℃以下空冷。分別將以上各實施例及比較例的軋制工藝生產(chǎn)的熱軋22crmoh齒輪圓鋼進行化學相分析確定其析出相尺寸與析出量,然后經(jīng)過880℃,1h淬火+200℃,2h回火后,測定其原奧氏體晶粒度以及橫縱向沖擊功比值,測定結(jié)果見表2。表2各實施例及比較例的軋制工藝生產(chǎn)的熱軋22crmoh齒輪圓鋼的測試結(jié)果由表2可以看出,通過本發(fā)明軋制工藝的綜合運用,可有效降低mns夾雜物的長/寬比,熱軋鋼材經(jīng)熱處理后的橫縱向沖擊韌性比值趨近于1,降低了鋼材的各向異性;采用本發(fā)明軋制工藝生產(chǎn)的熱軋圓鋼中析出相尺寸得到細化,析出量增加,并且軋態(tài)組織為扁平化的奧氏體組織,兩方面共同作用使得熱軋圓鋼經(jīng)淬火+回火處理后獲得超細晶粒組織。上述參照實施例對22crmoh齒輪鋼的軋制方法進行的詳細描述,是說明性的而不是限定性的,可按照所限定范圍列舉出若干個實施例,因此在不脫離本發(fā)明總體構(gòu)思下的變化和修改,應屬本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁12