本申請(qǐng)涉及鋼鐵，尤其涉及一種低速、大扭矩應(yīng)用場(chǎng)景用齒輪鋼及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、近年來(lái)，低速重載領(lǐng)域迅速興起，服務(wù)于重型裝備制造業(yè)的低速大扭矩鋼材的需求旺盛。轉(zhuǎn)速在0.1r/min至600r/min、電壓在380v至10kv、扭矩在1knm至1000knm等條件下，如何能夠滿足低速大扭矩應(yīng)用場(chǎng)景需求，進(jìn)而取代材料的進(jìn)口成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。
2、低速大扭矩的應(yīng)用場(chǎng)景，以大功率輪式拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)輪軸與齒輪為例，為滿足不同工況下耕作及運(yùn)輸需求，驅(qū)動(dòng)輪軸與齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，不僅尺寸較大，且擁有不同型號(hào)、不同直徑、不同的鍵槽、花鍵、臺(tái)階等的結(jié)構(gòu)類(lèi)型。其結(jié)構(gòu)形式更改，會(huì)造成功能失效，降低大型裝備的使用性能，嚴(yán)重影響裝備的服役效果。該零件在工作過(guò)程中，承受低速大扭矩的載荷主要為彎曲扭轉(zhuǎn)的交變載荷，受力狀況復(fù)雜。低速大扭矩的零件嚴(yán)重制約了如輪式拖拉機(jī)的發(fā)展，成為該領(lǐng)域設(shè)備發(fā)展的瓶頸。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N低速、大扭矩應(yīng)用場(chǎng)景用齒輪鋼及其制備方法，以解決如下技術(shù)問(wèn)題：如何提升低速、大扭矩應(yīng)用場(chǎng)景用齒輪鋼的抗沖擊載荷能力。
2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N低速、大扭矩應(yīng)用場(chǎng)景用齒輪鋼，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述齒輪鋼的化學(xué)成分包括：c：0.12％～0.25％，si：0.05％～0.70％，mn：0.30％～2.00％，p≤0.03％，s：0.015％～0.05％，cr：0.80％～2.0％，ni：1.0％～2.0％，al：0.015％～0.055％，n≤0.0150％，fe，al/n＞3，其中，al/n表示al和n的質(zhì)量之比。
3、可選的，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述齒輪鋼的化學(xué)成分包括：s：0.015％～0.035％，al：0.015％～0.035％，n：0.0070％～0.0150％。
4、可選的，所述齒輪鋼滿足如下至少一種性能：抗沖擊載荷沖擊功＞60j，抗拉強(qiáng)度≥1200mpa，延伸率≥10％，心部硬度≥33hrc，表面硬度為58hrc～68hrc，殘余奧氏體級(jí)別≤2級(jí)。
5、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N第一方面中所述的低速、大扭矩應(yīng)用場(chǎng)景用齒輪鋼的制備方法，所述方法包括：
6、將鐵水進(jìn)行冶煉，得到冶煉鋼水；
7、將所述冶煉鋼水進(jìn)行精煉，得到精煉鋼水；
8、將所述精煉鋼水進(jìn)行連鑄，得到連鑄坯；
9、將所述連鑄坯依次進(jìn)行加熱和軋制，得到熱軋棒材；
10、將所述熱軋棒材進(jìn)行冷卻，得到齒輪鋼。
11、可選的，所述冶煉的出鋼終點(diǎn)的氧活度為500ppm～600ppm。
12、可選的，所述精煉采用lf工藝，所述精煉的出站的al質(zhì)量為所述鋼水的總質(zhì)量的0.025％～0.035％。
13、可選的，所述精煉的出站鋼水的氧活度≤3ppm。
14、可選的，所述精煉使用鋼渣，所述鋼渣的堿度為2～3。
15、可選的，所述鋼渣的mi指數(shù)為0.20～0.30。
16、可選的，所述鋼渣含有al2o3和cao，其中，所述al2o3的質(zhì)量為所述鋼渣總質(zhì)量的20％～35％，所述cao的質(zhì)量為所述鋼渣總質(zhì)量的45％～65％。
17、可選的，所述將所述冶煉鋼水進(jìn)行精煉，得到精煉鋼水，包括：
18、將所述冶煉鋼水進(jìn)行精煉，得到初始精煉鋼水；
19、將所述初始精煉鋼水進(jìn)行真空脫氣，得到精煉鋼水；所述精煉采用lf工藝，所述精煉的出站的al質(zhì)量為所述鋼水的總質(zhì)量的0.045％～0.055％。
20、可選的，所述加熱的溫度為1150℃～1200℃，所述加熱的時(shí)間為2.5h～3.5h。
21、可選的，所述軋制的開(kāi)軋溫度為1050℃～1100℃，所述軋制的精軋溫度為950℃～1000℃。
22、可選的，所述熱軋棒材的晶粒度極差≤3，所述熱軋棒材的淬透性j10點(diǎn)的洛氏硬度為33hrc～42hrc。
23、本申請(qǐng)實(shí)施例提供的上述技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
24、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N低速、大扭矩應(yīng)用場(chǎng)景用齒輪鋼，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述齒輪鋼的化學(xué)成分包括：c：0.12％～0.25％，si：0.05％～0.70％，mn：0.30％～2.00％，p≤0.03％，s：0.015％～0.05％，cr：0.80％～2.0％，ni：1.0％～2.0％，al：0.015％～0.055％，n≤0.0150％，fe，al/n＞3，其中，al/n表示al和n的質(zhì)量之比。通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)齒輪鋼的成分體系，使材料的強(qiáng)度得到了顯著提升，通過(guò)嚴(yán)格的冶煉與精煉過(guò)程控制，有效去除了鋼水中的雜質(zhì)和有害氣體，通過(guò)嚴(yán)格控制軋制過(guò)程中的溫度和時(shí)間參數(shù)，確保了材料在塑性變形過(guò)程中獲得理想的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。使得制備得到的齒輪鋼滿足如下至少一種性能：抗沖擊載荷沖擊功＞60j，抗拉強(qiáng)度≥1200mpa，延伸率≥10％，心部硬度≥33hrc，表面硬度為58hrc～68hrc，殘余奧氏體級(jí)別≤2級(jí)。能夠承受更高的交變沖擊載荷和周期變動(dòng)的彎曲載荷，滿足低速大扭矩設(shè)備對(duì)材料強(qiáng)度的嚴(yán)苛要求。
1.一種低速、大扭矩應(yīng)用場(chǎng)景用齒輪鋼，其特征在于，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述齒輪鋼的化學(xué)成分包括：c：0.12％～0.25％，si：0.05％～0.70％，mn：0.30％～2.00％，p≤0.03％，s：0.015％～0.05％，cr：0.80％～2.0％，ni：1.0％～2.0％，al：0.015％～0.055％，n≤0.0150％，fe，al/n＞3，其中，al/n表示al和n的質(zhì)量之比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪鋼，其特征在于，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述齒輪鋼的化學(xué)成分包括：s：0.015％～0.035％，al：0.015％～0.035％，n：0.0070％～0.0150％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪鋼，其特征在于，所述齒輪鋼滿足如下至少一種性能：抗沖擊載荷沖擊功＞60j，抗拉強(qiáng)度≥1200mpa，延伸率≥10％，心部硬度≥33hrc，表面硬度為58hrc～68hrc，殘余奧氏體級(jí)別≤2級(jí)。
4.一種權(quán)利要求1～3任意一項(xiàng)所述的齒輪鋼的制備方法，其特征在于，所述方法包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述冶煉的出鋼終點(diǎn)的氧活度為500ppm～600ppm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述精煉采用lf工藝，所述精煉的出站的al質(zhì)量為所述鋼水的總質(zhì)量的0.025％～0.035％；和/或，
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述精煉使用鋼渣，所述鋼渣的堿度為2～3；和/或，
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述將所述冶煉鋼水進(jìn)行精煉，得到精煉鋼水，包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述加熱的溫度為1150℃～1200℃，所述加熱的時(shí)間為2.5h～3.5h；和/或，
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述熱軋棒材的晶粒度極差≤3，所述熱軋棒材的淬透性j10點(diǎn)的洛氏硬度為33hrc～42hrc。