本發(fā)明屬于中、大規(guī)格齒坯制造領(lǐng)域，具體涉及一種和諧機車用齒坯及其制備方法。
背景技術(shù)：
：和諧型機車屬大功率機車，是我國按照“引進先進技術(shù)，聯(lián)合設(shè)計生產(chǎn)，打造中國品牌”總體要求，在消化、吸收國外技術(shù)基礎(chǔ)上進行再創(chuàng)新的產(chǎn)物，有戚墅堰機車廠生產(chǎn)的5300kw內(nèi)燃機車，株洲、大同、大連機車廠生產(chǎn)的7200kw和9600kw電力機車。和諧型機車因其牽引功率大、運輸效能高，已成為我國鐵路的主力機車，現(xiàn)年新造2000臺左右，5300kw和7200kw機車為6軸，9600kw機車為8軸，據(jù)此測算，新造和諧機車年需18crnimo7-6鋼齒輪12000-15000件。和諧型機車齒輪已完全實現(xiàn)國產(chǎn)化，生產(chǎn)廠主要有南車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司、九洲傳動機械設(shè)備有限公司、南口機車車輛機械工廠、湘潭湘機機車制造有限公司，現(xiàn)有生產(chǎn)方式為：模鑄錠→開坯鍛造→齒坯成形→熱處理→機加工→滲碳處理→淬、回火→精加工→交貨，其中滲碳處理工藝為930℃×(20-30)h，保證長時間高溫下奧氏體晶粒不粗化是保證齒輪使用性能的關(guān)鍵。從調(diào)研情況和實驗室試驗結(jié)果來看，選擇合理的熱處理工藝可以使得連鑄坯試制的18crnimo7-6齒坯具有合適的組織、細小的晶粒，因此確定18crnimo7-6連鑄鋼成形齒坯熱處理工藝十分重要。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提供一種和諧機車用齒坯及其制備方法，目的是保證齒坯的力學(xué)性能。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種和諧機車用齒坯，齒坯鋼的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：c0.15～0.21％、si0.15～0.35％、mn0.50～0.90％、cr1.50～1.80％、mo0.25～0.35％、ni1.40～1.70％、al≤0.050％、p≤0.025％、s≤0.015％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)元素。優(yōu)選的，齒坯鋼的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：c0.15～0.21％、si0.20～0.30％、mn0.60～0.70％、cr1.50～1.55％、mo0.25～0.30％、ni1.50～1.55％、al≤0.050％、p≤0.025％、s≤0.015％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)元素。18crnimo7-6是高淬透性鋼種，熱加工、熱處理后，在極低冷卻速度(50℃/h)下即產(chǎn)生以貝氏體為主的非平衡組織，是一種強組織遺傳性鋼種，即前道工序形成的粗晶組織，很難通過后續(xù)熱處理予以細化，甚至完全復(fù)原前道工序的晶粒狀態(tài)。因此，對18crnimo7-6鋼，要實現(xiàn)晶粒細化，必須對整個生產(chǎn)過程進行整體考慮，控制各工序的奧氏體晶粒長大。同時通過文獻調(diào)研和實際生產(chǎn)經(jīng)驗已知，采用熱處理方式改善組織均勻性從而提高斷裂韌性是一種簡單、經(jīng)濟、執(zhí)行性強的方法。所述和諧機車用齒坯的制備方法，所述制備方法是采用電弧爐冶煉經(jīng)lf+rh精煉真空脫氣后連鑄成圓坯，之后經(jīng)切錠、加熱軋制、熱處理后形成齒坯。所述熱處理工序為：在650℃～780℃加熱爐內(nèi)保溫8～10h后出爐空冷至室溫，再將齒坯隨爐升溫至900～940℃，保溫3～4h后出爐空冷至室溫，再將齒坯隨爐升溫至630～700℃，保溫4～6h后出爐空冷至室溫。目的是細化細化和諧機車用齒坯奧氏體晶粒。作為一種優(yōu)選的方式，所述熱處理工序中在660℃～680℃加熱爐內(nèi)保溫8～10h后出爐空冷至室溫，再將齒坯隨爐升溫至920～940℃。采用此熱處理工藝，可以獲得具有較細小的組織、較好的綜合力學(xué)性能的齒坯。作為另一種優(yōu)選的方式，所述熱處理工序中在730℃～750℃加熱爐內(nèi)保溫8～10h后出爐空冷至室溫，再將齒坯隨爐升溫至920～940℃。采用此熱處理工藝，同樣可以獲得具有較細小的組織、較好的綜合力學(xué)性能的齒坯。所述熱處理工序用于熱處理齒坯奧氏體晶粒。所述奧氏體晶粒度為8.5-9.0級。所述圓坯的直徑為300-450mm，所述齒坯的直徑為900-1000mm。本發(fā)明的有益效果：采用本發(fā)明制備的連鑄坯齒坯不僅力學(xué)性能與模鑄錠齒坯相當，且組織情況良好。本發(fā)明特別適用于功率不小于5300kw大功率機車用18crnimo7-6材質(zhì)齒輪(圈)坯的使用。附圖說明本說明書包括以下附圖，所示內(nèi)容分別是：圖1是實施例1齒坯奧氏體晶粒金相圖；圖2是實施例2齒坯奧氏體晶粒金相圖；圖3是對比例齒坯奧氏體晶粒金相圖。具體實施方式下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細的說明，目的是幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明的構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準確和深入的理解，并有助于其實施。本發(fā)明涉及一種和諧機車用齒坯，齒坯鋼的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：c0.15～0.21％、si0.15～0.35％、mn0.50～0.90％、cr1.50～1.80％、mo0.25～0.35％、ni1.40～1.70％、al≤0.050％、p≤0.025％、s≤0.015％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)元素。該和諧機車用齒坯的制備方法，所述制備方法是采用100噸超高功率電弧爐冶煉經(jīng)lf+rh精煉真空脫氣后連鑄成圓坯，之后經(jīng)切錠、加熱軋制、熱處理后形成直徑為900-1000mm齒坯。熱處理工序為：在650℃～780℃加熱爐內(nèi)保溫8～10h后出爐空冷至室溫，再將齒坯隨爐升溫至900～940℃，保溫3～4h后出爐空冷至室溫，再將齒坯隨爐升溫至630～700℃，保溫4～6h后出爐空冷至室溫。下面通過具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作詳細的說明，各實施例以模鑄錠齒坯作為對比例：實施例1本實施例中車輪剛的化學(xué)成分質(zhì)量百分比如下表1所示，采用100噸超高功率電弧爐冶煉經(jīng)lf+rh精煉真空脫氣后直接連鑄成的圓坯，經(jīng)切錠、加熱軋制、熱處理后形成直徑為978mm的齒坯。具體而言，將化學(xué)成分如下表1實施例1的鋼水經(jīng)過電爐煉鋼工序、lf爐精煉工序、rh真空處理工序、圓坯連鑄工序、切錠軋制工序、熱處理工序、加工、檢測工序而形成。其中，熱處理方案為：在660℃～680℃加熱爐內(nèi)保溫8～10h后出爐空冷至室溫，再將齒坯隨爐升溫至920～940℃，保溫3～4h后出爐空冷至室溫，再將齒坯隨爐升溫至660～680℃，保溫4～6h后出爐空冷至室溫。在齒坯齒部取樣進行硬度檢驗，結(jié)果見下表2。在齒坯齒部取末端淬透性試樣，經(jīng)860℃×0.5h加熱后按gb-t225-2006進行末端淬透性試驗，結(jié)果見下表3。在齒坯齒部取試樣，按860℃×2h，油淬，190℃×2h回火后進行拉伸、沖擊試驗，結(jié)果見下表4。在齒坯齒部距外圓面30mm處取20×20×15mm金相試樣經(jīng)930℃×4h，水冷進行晶粒度評級，結(jié)果見下表5和圖1。由檢驗結(jié)果可以看出實施例1和模鑄錠齒坯的熱處理態(tài)硬度、淬透性、力學(xué)性能、奧氏體晶粒度水平相當。實施例2本實施例中車輪剛的化學(xué)成分質(zhì)量百分比如下表1所示，采用100噸超高功率電弧爐冶煉經(jīng)lf+rh精煉真空脫氣后直接連鑄成的圓坯，經(jīng)切錠、加熱軋制、熱處理后形成直徑為978mm的齒坯。將化學(xué)成分如下表1實施例2的鋼水經(jīng)過電爐煉鋼工序、lf爐精煉工序、rh真空處理工序、圓坯連鑄工序、切錠軋制工序、熱處理工序、加工、檢測工序而形成。其中，熱處理方案為：730℃～750℃加熱爐內(nèi)保溫8～10h后出爐空冷至室溫，再將齒坯隨爐升溫至920～940℃，保溫3～4h后出爐空冷至室溫，再將齒坯隨爐升溫至630～650℃，保溫4～6h后出爐空冷至室溫。在齒坯齒部取樣進行硬度檢驗，結(jié)果見下表2。在齒坯齒部取末端淬透性試樣，經(jīng)860℃×0.5h加熱后按gb-t225-2006進行末端淬透性試驗，結(jié)果見下表3。在齒坯齒部取試樣，按860℃×2h，油淬，190℃×2h回火后進行拉伸、沖擊試驗，結(jié)果見下表4。在齒坯齒部距外圓面30mm處取20×20×15mm金相試樣經(jīng)930℃×4h，水冷進行晶粒度評級，結(jié)果見下表5和圖2。由檢驗結(jié)果可以看出實施例2和模鑄錠齒坯的熱處理態(tài)硬度、淬透性、力學(xué)性能、奧氏體晶粒度水平相當。實施例3本實施例中車輪鋼的化學(xué)成分質(zhì)量百分比如下表1所示，采用100噸超高功率電弧爐冶煉經(jīng)lf+rh精煉真空脫氣后直接連鑄成的圓坯，經(jīng)切錠、加熱軋制、熱處理后形成直徑為978mm的齒坯。將化學(xué)成分如下表1實施例3的鋼水經(jīng)過電爐煉鋼工序、lf爐精煉工序、rh真空處理工序、圓坯連鑄工序、切錠軋制工序、熱處理工序、加工、檢測工序而形成。其中，熱處理方案為：680℃～700℃加熱爐內(nèi)保溫8～10h后出爐空冷至室溫，再將齒坯隨爐升溫至920～940℃，保溫3～4h后出爐空冷至室溫，再將齒坯隨爐升溫至660～680℃，保溫4～6h后出爐空冷至室溫。在齒坯齒部取樣進行硬度檢驗，結(jié)果見下表2。在齒坯齒部取末端淬透性試樣，經(jīng)860℃×0.5h加熱后按gb-t225-2006進行末端淬透性試驗，結(jié)果見下表3。在齒坯齒部取試樣，按860℃×2h，油淬，190℃×2h回火后進行拉伸、沖擊試驗，結(jié)果見下表4。在齒坯齒部距外圓面30mm處取20×20×15mm金相試樣經(jīng)930℃×4h，水冷進行晶粒度評級，結(jié)果見下表5。由檢驗結(jié)果可以看出實施例3和模鑄錠齒坯的熱處理態(tài)硬度、淬透性、力學(xué)性能、奧氏體晶粒度水平相當。表1實施例1、2、3和對比例齒坯合金成分(質(zhì)量百分比％)csimnpscrnimov實施例10.210.290.670.0130.0011.511.510.280.006實施例20.170.270.630.0100.0021.531.520.260.006實施例30.190.320.810.0110.0021.721.650.310.008對比例0.180.270.620.0160.0021.621.590.280.015表2實施例1、2、3和對比例齒坯齒部斷面硬度(hbw)表3實施例1、2、3和對比例末端淬透性試驗結(jié)果(hrc)表4實施例1、2、3和對比例熱處理試棒力學(xué)性能表5實施例1、2、3和對比例齒坯奧氏體晶粒評級以上結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述。顯然，本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制。只要是采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種非實質(zhì)性的改進；或未經(jīng)改進，將本發(fā)明的上述構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁12