專利名稱：18CrNiMo7-6大型齒輪鋼鍛件制造方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬材料制造領域，公開一種大型齒輪鋼鍛件制造方法，主要用于合金結構鋼18CrNiMo7-6齒輪鋼的生產(chǎn)。
背景技術：
18CrNiMo7-6為德國牌號，原牌號為17CrNiMo6，隨著減速器機械行業(yè)和風電行業(yè)、高鐵行業(yè)的迅猛發(fā)展，18CrMMo7-6作為齒輪或齒輪軸關鍵件的主導應用材料，為確保其產(chǎn)品的高效性、安全性運行，用戶對材料質量技術指標不斷提出新的要求，為減少大型齒輪變形，鍛件淬透性帶寬由原來的7HRC縮小為5HRC，并提出帶狀組織的要求；為提高切削加工效率，要求鋼材交貨狀態(tài)組織為F+P平衡組織；用于風電增速器齒輪鋼要求晶粒度的耐久性(即950°C高溫處理下保溫80h，晶粒度達到8級 6級不長大)，目前尚未見國內(nèi)、 外文獻報道與此相關的研究工作。18CrNiMo7_6為白點敏感鋼種，采用普通的去氫退火易出現(xiàn)白點缺陷(或出現(xiàn)白點滯后現(xiàn)象)。由于鍛件鍛造后采用紅送退火，奧氏體在冷卻過程中組織轉變不充分，部分殘余奧氏體未發(fā)生轉變，而氫在奧氏體中溶解度最大，隨著時間的推移，殘余奧氏體發(fā)生馬氏體轉變，形成較大的組織應力，產(chǎn)生裂紋。目前國內(nèi)采用3500噸快鍛機生產(chǎn)的18CrNiMo7-6鍛件的最大尺寸Φ 750mm，孔餅類鍛件的最大外徑Φ 1250mm。隨著大錠型的應用，易存在夾雜、成分和組織的偏析問題愈顯突出，成分和組織的均勻性是影響成品齒輪淬火硬度和變形的兩大主要因素，因此用戶對淬透性提出更高要求，即淬透性帶寬不大于5HRC，這是常規(guī)工藝所難以實現(xiàn)的。18CrNiMo7-6為貝氏體鋼，根據(jù)其CCT曲線，F(xiàn)+P轉變溫度范圍窄，且轉變時間長， 而采用等溫正火工藝獲得的組織是B或B+F+P混合組織。解決上述問題應采取兩個方面的關鍵技術措施一方面制定科學的熱處理工藝是決定18CrNiMo7-6鋼能否獲得F+P組織和去白點效果的核心技術，另一方面合理的化學成分設計是淬透性和晶粒度耐久性的有效控制方法。對國內(nèi)、外文獻檢索中未查到相關的有價值的退火工藝信息和晶粒度耐久性保證方面的信息；撫順特殊鋼股份有限公司在采用現(xiàn)有技術研發(fā)、生產(chǎn)中批量出現(xiàn)過白點滯后現(xiàn)象，也不能保證晶粒度的耐久性，而且經(jīng)常出現(xiàn)非平衡和貝氏體組織，帶狀組織和淬透性經(jīng)常有個別點超出規(guī)定范圍。

發(fā)明內(nèi)容
對于18CrNiMo7_6鋼，處理退火工藝的難點在于即要保證獲得F+P，同時還要必須保證具有去氫功能；化學成分設計的難點在于即要保證晶粒度及晶粒度耐久性，同時還要必須保證窄淬透性帶；并且晶粒度及晶粒度耐久性還取決于終鍛溫度的控制。本發(fā)明目的是公開一種18CrNiMo7-6大型齒輪鋼鍛件制造方法，通過采用等溫退火、控制爐冷速度的熱處理工藝，達到去氫和獲得F+P組織的雙重目的；通過嚴格控制對鋼材淬透性和晶粒度有重大影響的化學元素C、Mn、Nb、Al、N的窄范圍，達到具有窄淬透性帶和合格晶粒度及晶粒度耐久性的雙重目的；嚴格執(zhí)行冶煉工藝提高鋼的純凈度；開發(fā)出完全達到客戶技術質量要求的18CrMM07-6鋼，解決大型齒輪鋼切削困難、淬火裂紋、晶粒粗大以及白點質量問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案1.工藝路線為電爐一LF — VD —鑄錠9t 27t — 3500快鍛機生產(chǎn)一熱處理一矯直一粗車，包括煉鋼工藝、鍛造工藝及熱處理工藝；2.具體工藝措施(1)煉鋼工藝①化學成分設計依據(jù)美國ASTMA255和德國的SEP1664淬透性計算軟件，結合實際端淬試驗結果， 應用大量數(shù)據(jù)回歸分析，制定18CrMM07-6化學成分內(nèi)控標準，見表1。表 權利要求
1.一種18CrNiMo7-6大型齒輪鋼鍛件制造方法，工藝路線為電爐一LF — VD —鑄錠 9t 27t — 3500快鍛機生產(chǎn)一熱處理一矯直一粗車，制造工藝包括煉鋼工藝、鍛造工藝及熱處理工藝，其特征在于所述煉鋼工藝①18CrNiMo7-6 化學成分(% )內(nèi)控標準:C0. 16 0. 19、MnO. 55 0. 65、SiO. 20 0. 30, S ^ 0. 005,P 彡 0. 015,Nil. 55 1. 65, Crl. 65 1. 75,Mo 0. 25 0. 30、A10. 02 0. 04、NO. 008 0. 015 ；②電爐煉鋼工藝配料選用優(yōu)質廢鋼、生鐵或鐵水>30% ；出鋼溫度> 1630P彡0. 010%，終點碳按彡0. 08%控制，出鋼前3min 5min降低用氧強度，增加噴碳用量， 每爐300kg 400kg ；鋼終脫氧加鋁2. 5kg/t 3. Okg/t ；優(yōu)質白灰滿足一級以上質量要求 CaO彡90%，生燒率彡10%，活度彡300ml，保證自由空間彡800mm，嚴禁下氧化渣；③LF爐精煉工藝到位按0.08 %喂鋁，全程采用碳粉+Al粒擴散脫氧，首批加入量 20Kg 30Kg，白渣保持時間彡30min ；依樣1包括考慮爐中的全鋁結果，按0. 06%喂鋁，真空前考慮爐中按0. 05%喂鋁，保證VD處理后鋁含量大于0. 02%，其余時間盡量不喂鋁線； 按0. 03%計算加入Nb-Fe ；出鋼溫度彡1690°C,S^0. 010% ；④VD處理工藝入罐前少量扒渣，真空度<lOOPa，真空下保持時間彡20min ；解除真空后加N-Cr，N-Cr必須充分烘烤，不考慮爐中N按0. 007%計算加入，軟吹時間彡30min ；⑤澆注工藝Ar保護澆注，澆注溫度1585°C士5°C，大于9噸錠以上鋼錠采用模冷，模冷時間84h ；所述鍛造工藝鋼錠加熱溫度1210°C 士 10°C，溫度按上限1220 °C控制，保持他 IOh ；鋼錠兩次鐓拔，開鍛溫度1080°C，保證切除量鋼錠頭部彡15%，鋼錠尾部彡5% ；中間坯加熱到 11800C 士 10°C，保溫時間大于4h，終鍛溫度875°C 士25°C ；所述熱處理工藝鋼材直徑Φ < 350mm，只走曲線中II段，直徑Φ彡350mm走曲線I段+11段。鋼材直徑Φ = 250mm(只走曲線中II段)H1 (在890°C溫度下保溫時間)時間15h， H2(在650°C溫度下保溫時間)時間為40h ；鋼材直徑每增加100mm，H2時間加長25小時； 孔餅類鍛件最終退火工藝走II段曲線。
2.根據(jù)權利要求1所述一種18CrMM07-6大型齒輪鋼鍛件制造方法，工藝路線為電爐 —LF — VD —鑄錠9t 27t — 3500快鍛機生產(chǎn)一熱處理一矯直一粗車，制造工藝包括煉鋼工藝、鍛造工藝及熱處理工藝，其特征在于所述煉鋼工藝①電爐煉鋼工藝選用廢鋼、生鐵配入量30%；出鋼溫度1670°C，P含量為0.010%，終點碳0. 010%,出鋼前;3min降低用氧強度，增加噴碳用量378Kg ；終脫氧加鋁162kg ；自由空間810mm，未下氧化渣；②LF爐精煉工藝擴散脫氧首批加入量30Kg，白渣保持時間30min；出鋼溫度1700°C， S :0. 003% ；③VD處理工藝真空保持時間20min，解除真空后軟吹時間35min；④澆注工藝澆注溫度1587°C；錠型27噸錠，模冷時間84h ；所述鍛造工藝鋼錠加熱保溫IOh ；鋼錠兩次鐓拔，拔長采用寬砧生產(chǎn)；鋼錠頭部切除量18%，鋼錠尾部切除量5. 5% ；中間坯加熱保溫時間4. 5h，終鍛溫860°C 士 10°C ；所述熱處理工藝將孔餅加熱到890士 10°C保溫20小時，每小時70°C降溫到660°C，保溫80小時，30°C / h降溫到500°C出爐空冷。
3.根據(jù)權利要求1所述一種18CrMMo7-6大型齒輪鋼鍛件制造方法，工藝路線為電爐 —LF — VD —鑄錠9t 27t — 3500快鍛機生產(chǎn)一熱處理一矯直一粗車，制造工藝包括煉鋼工藝、鍛造工藝及熱處理工藝，其特征在于所述煉鋼工藝①電爐煉鋼工藝選用廢鋼、生鐵配入量30%；出鋼溫度1680°C，P含量為0. 0093%, 終點碳0. 072%，出鋼前;3min降低用氧強度，增加噴碳用量400Kg ；終脫氧加鋁150kg ；自由空間820mm，未下氧化渣；②LF爐精煉工藝擴散脫氧首批加入量30Kg，白渣保持時間33min；出鋼溫度1692°C， S :0. 006% ；③VD處理工藝真空保持時間25min，解除真空后軟吹時間30min。④澆注工藝澆注溫度1588°C；錠型15噸錠，模冷時間84h ；所述鍛造工藝鋼錠加熱保持IOh ；鋼錠兩次鐓拔，拔長采用寬砧生產(chǎn)，鋼錠頭部切除量16%，鋼錠尾部切除量5% ；中間坯加熱保溫時間5.0h，終鍛溫870°C 士 10°C ；所述熱處理工藝鋼材加熱 650°C保 5h，冷卻到 290°C 320°C保 8h，680°C保 5h，890°C 士 10°C保溫 10h， 冷卻到290°C 310°C保12h，到890°C 士 10°C保溫15h，每小時70°C降溫到660°C，保溫78 小時，30°C /h降溫到500°C出爐空冷。
全文摘要
本發(fā)明公開一種18CrNiMo7-6大型齒輪鋼鍛件制造方法，工藝路線為電爐→LF→VD→鑄錠9t～27t→3500快鍛機生產(chǎn)→熱處理→矯直→粗車；通過嚴格控制對鋼材淬透性和晶粒度有重大影響的化學元素C、Mn、Nb、Al、N的窄成分范圍，達到具有窄淬透性帶和合格晶粒度及晶粒度耐久性的雙重目的；嚴格執(zhí)行冶煉工藝提高鋼的純凈度；通過采用等溫退火、控制爐冷速度的熱處理工藝，達到去氫和獲得F+P組織的雙重目的。本發(fā)明的優(yōu)點在于通過提高純凈度、保證窄淬透性帶、實現(xiàn)晶粒度耐久性及采用獨特的熱處理工藝，開發(fā)出完全達到技術要求的18CrNiMo7-6鋼，解決了大型齒輪鋼切削困難、淬火裂紋、晶粒粗大以及白點質量問題。
文檔編號C22C38/44GK102424934SQ20111036428
公開日2012年4月25日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權日2011年11月16日
發(fā)明者馮桂萍, 劉金鑫, 段永生, 王連海, 秋立鵬, 程麗杰, 紀肖, 薛井恒, 趙敏, 郭曉俊, 闞志, 陳明, 馬群 申請人:東北特殊鋼集團有限責任公司