Para abordar el problema de la coarsificación de granos de austenita en los engranajes de extrusión en frío durante el proceso de cementación a alta temperatura, se desarrolló un acero para engranajes de cementación a alta temperatura resistente a la coarsificación de granos. Después de la cementación a alta temperatura de los engranajes, los granos de austenita no se coarsifican, y se utiliza el calor residual para el temple directo, eliminando el proceso de enfriamiento intermedio. Mediante el diseño de la composición y el control del tamaño de los precipitados de segunda fase, se estudió sistemáticamente el efecto de los elementos B, Ti, Nb, Al y N sobre el tamaño de grano, la templabilidad y el comportamiento de los precipitados. Los resultados mostraron que en el acero que contiene B, este se combina preferentemente con N formando BN, reduciendo la cantidad de AlN precipitado y debilitando el efecto de anclaje de AlN en los límites de grano, lo que conduce a la coarsificación de granos; mientras que en el acero sin B y con alto contenido de N se forman plenamente precipitados nanométricos como AlN y Nb(C,N), los cuales tienen un fuerte efecto de anclaje en límites de grano y suprimen significativamente el crecimiento de granos. Estudios adicionales demostraron que mediante la optimización del proceso de calentamiento del lingote de colada continua (1220 ℃ con mantenimiento de 200 min), los precipitados grandes se disuelven completamente y durante el enfriamiento posterior se forman fases segundas finas y dispersas, aumentando significativamente la fuerza de anclaje y logrando granos sin coarsificación después de la cementación. El acero desarrollado utiliza una composición optimizada sin B (en porcentaje en masa /%: 0.16~0.25C, 0.10~0.30Si, 0.90Mn, 1.80Cr, 0.05Nb, 0.05Al, 0.016N) que forma precipitados finos compuestos de AlN y Nb(C,N), y mediante un control razonable del proceso de calentamiento (temperatura ≥ 1220 ℃, tiempo de mantenimiento ≥ 200 min) se obtienen precipitados de AlN y Nb(C,N) de menos de 0,2 μm. Con una templabilidad J9 (38HRC), J15 (33HRC) que cumple los requisitos objetivo (J9 de 34~40HRC, J15 de 28~35HRC), se puede lograr temple directo después de la cementación, eliminando el proceso de enfriamiento intermedio y proporcionando una base material para la fabricación eficiente y energéticamente ahorrativa de engranajes.

cementación a alta temperatura; extrusión en frío; acero para engranajes; coarsificación de granos; AlN; Nb(C,N); sin enfriamiento intermedio; temple directo