本申請涉及鋼鐵，尤其涉及一種低速、大扭矩應(yīng)用場景用齒輪鋼及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、近年來，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)用場景需求，進而取代材料的進口成為當下研究的熱點。
2、低速大扭矩的應(yīng)用場景，以大功率輪式拖拉機驅(qū)動輪軸與齒輪為例，為滿足不同工況下耕作及運輸需求，驅(qū)動輪軸與齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計相對復雜，不僅尺寸較大，且擁有不同型號、不同直徑、不同的鍵槽、花鍵、臺階等的結(jié)構(gòu)類型。其結(jié)構(gòu)形式更改，會造成功能失效，降低大型裝備的使用性能，嚴重影響裝備的服役效果。該零件在工作過程中，承受低速大扭矩的載荷主要為彎曲扭轉(zhuǎn)的交變載荷，受力狀況復雜。低速大扭矩的零件嚴重制約了如輪式拖拉機的發(fā)展，成為該領(lǐng)域設(shè)備發(fā)展的瓶頸。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本申請?zhí)峁┝艘环N低速、大扭矩應(yīng)用場景用齒輪鋼及其制備方法，以解決如下技術(shù)問題：如何提升低速、大扭矩應(yīng)用場景用齒輪鋼的抗沖擊載荷能力。
2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N低速、大扭矩應(yīng)用場景用齒輪鋼，以質(zhì)量分數(shù)計，所述齒輪鋼的化學成分包括：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)量分數(shù)計，所述齒輪鋼的化學成分包括：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，抗拉強度≥1200mpa，延伸率≥10％，心部硬度≥33hrc，表面硬度為58hrc～68hrc，殘余奧氏體級別≤2級。
5、第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N第一方面中所述的低速、大扭矩應(yīng)用場景用齒輪鋼的制備方法，所述方法包括：
6、將鐵水進行冶煉，得到冶煉鋼水；
7、將所述冶煉鋼水進行精煉，得到精煉鋼水；
8、將所述精煉鋼水進行連鑄，得到連鑄坯；
9、將所述連鑄坯依次進行加熱和軋制，得到熱軋棒材；
10、將所述熱軋棒材進行冷卻，得到齒輪鋼。
11、可選的，所述冶煉的出鋼終點的氧活度為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行精煉，得到精煉鋼水，包括：
18、將所述冶煉鋼水進行精煉，得到初始精煉鋼水；
19、將所述初始精煉鋼水進行真空脫氣，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℃，所述加熱的時間為2.5h～3.5h。
21、可選的，所述軋制的開軋溫度為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點的洛氏硬度為33hrc～42hrc。
23、本申請實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：
24、本申請?zhí)峁┝艘环N低速、大扭矩應(yīng)用場景用齒輪鋼，以質(zhì)量分數(shù)計，所述齒輪鋼的化學成分包括：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。通過科學設(shè)計齒輪鋼的成分體系，使材料的強度得到了顯著提升，通過嚴格的冶煉與精煉過程控制，有效去除了鋼水中的雜質(zhì)和有害氣體，通過嚴格控制軋制過程中的溫度和時間參數(shù)，確保了材料在塑性變形過程中獲得理想的微觀結(jié)構(gòu)和力學性能。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，抗拉強度≥1200mpa，延伸率≥10％，心部硬度≥33hrc，表面硬度為58hrc～68hrc，殘余奧氏體級別≤2級。能夠承受更高的交變沖擊載荷和周期變動的彎曲載荷，滿足低速大扭矩設(shè)備對材料強度的嚴苛要求。
1.一種低速、大扭矩應(yīng)用場景用齒輪鋼，其特征在于，以質(zhì)量分數(shù)計，所述齒輪鋼的化學成分包括：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)量分數(shù)計，所述齒輪鋼的化學成分包括：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，抗拉強度≥1200mpa，延伸率≥10％，心部硬度≥33hrc，表面硬度為58hrc～68hrc，殘余奧氏體級別≤2級。
4.一種權(quán)利要求1～3任意一項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點的洛氏硬度為33hrc～42hrc。