CN112593148B - 大节距链轨节用钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大节距链轨节用钢及其制备方法，通过采用特定质量百分比的化学成分设计，使得成分具有高锰、中铬、低硫低磷、微硼的特点。结合特定制备方法，使最终产品具有良好的淬透性、耐磨性和较高的纯净度，满足大节距链轨节对淬透性的要求：距表面1.5mm处硬度≥52HRC，距表面13mm处硬度控制在44～56HRC，距表面19mm处硬度控制在38～49HRC，满足大节距重型机械底盘履带的使用需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢及其制备方法，具体涉及一种大节距链轨节用钢及其制备方法。
背景技术
工程机械链轨节为挖掘机等工程机械的履带底盘的重要零部件，在山地、矿山等复杂环境中使用。其在工作过程中要承受机器的重量、提供运行摩擦驱动力，同时转向时承受支重轮的侧向力，因此，要求链轨节必须具有耐磨、高强等特性，一旦链轨节在装机运行中断裂，则会造成工程机械停机无法继续工作。
目前工程机械装备向大型化方向发展，底盘履带也需要更大的节距，因大节距链轨节的厚度增加，原材料的规格需求增大，对产品的耐磨性、淬透性有更高的要求，同时对圆钢的纯净度要求提高，需要对链轨节原材料圆钢进行相应的设计提升。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种大节距链轨节用钢，该钢能够满足大节距链轨节对淬透性的要求。
本发明的另一目的是提供一种上述大节距链轨节用钢的制备方法。
技术方案：本发明所述的一种大节距链轨节用钢，成分组成以质量百分比计包括C：0.33～0.36％、Si：0.20～0.30％、Mn：1.30～1.40％、P≤0.025％、S≤0.010％、Cr：0.50～0.60％、Ti：0.025～0.050％、B：0.0010～0.0030％、Alt：0.015～0.035％，余量的Fe和不可避免的杂质。
本发明化学成分设计对其末端淬透性重点考虑，要求高的淬透性和纯净度。圆钢热轧组织设计为铁素体+珠光体，添加铬和硼元素提高淬透性。采用中碳高锰中铬微硼的成分设计。
具体的，C含量是材料的一项重要指标。当链轨节钢含碳量超过0.40％时，热处理后钢的韧性较差，在调制过程中易出现淬火裂纹；当含碳量在0.30％以下时，表面淬火硬度较低，故耐磨性较差；兼顾材料表面耐磨性和强韧性，碳含量设定为0.33％～0.36％。
Mn在钢中发挥显著的固溶强化和晶粒细化的作用，能使钢的强度和韧性显著提高，当受到冲击而变形时，表面层将因变形而强化，具有高的耐磨性。锰能够稳定奥氏体组织，强烈增加钢的淬透性，此外，锰是增加钢淬透性中比较便宜的元素。国标GB/T 3077中同类型钢的锰含量为1.10-1.40％,为了保证高的淬透性和耐磨性，Mn含量最后设定为1.30-1.40％。
Cr与铁能够形成连续固溶体，缩小奥氏体相区域。铬可降低珠光体中碳的浓度及奥氏体中碳的极限溶解度，从而缓减奥氏体的分解速度，显著提高钢的淬透性。合金钢中加铬可在渗碳表面形成含铬碳化物以提高其耐磨性。常规的工程机械链轨节铬成分设计在0.10-0.35％，本发明设计的为大节距链轨节用钢，因其产品厚度提高，需要高的淬透性和耐磨性，提高钢中的铬含量，铬含量设定为0.50-0.60％。
微量的B能够显著提高低碳钢的淬透性，节省为提高淬透性而添加的Cr、Mo等合金元素。在工程机械链轨节用钢中，微量的B就能达到预期结果，因此，B含量控制在0.0010～0.0030％。
对应于上述大节距链轨节用钢，本发明提供的制备方法，技术方案包括如下步骤：
(1)冶炼：转炉出钢[P]≤0.020％，[C]≥0.06％；
采用LF+VD精炼工艺，LF炉精炼全程吹氩，造渣脱氧，白渣保持时间≥15min，精炼过程中加入足够的铝，精炼结束Alt含量≥0.030％；
VD炉抽真空1毫巴真空度下保持时间15min以上，破空后定氢[H]≤2.0ppm，真空后喂入钙线进行钙化处理，喂线后软吹≥15min；
(2)连铸：采用全程保护浇铸，过热度15～35℃，二冷水选择中冷模式；
(3)加热：连铸坯均热段加热温度1200～1280℃，均热段在炉时间不小于150min；
(4)轧制：开轧温度1050～1150℃，终轧温度≥850℃。
有益效果：与现有技术相比，该大节距链轨节用钢，通过采用特定质量百分比的化学成分设计，使得成分具有高锰、中铬、低硫低磷、微硼的特点。结合特定制备方法，使最终产品具有良好的淬透性、耐磨性和较高的纯净度，满足大节距链轨节对淬透性的要求：距表面1.5mm处硬度≥52HRC，距表面13mm处硬度控制在44～56HRC，距表面19mm处硬度控制在38～49HRC，满足大节距重型机械底盘履带的使用需求。
附图说明
图1是本发明的钢和中节距链轨节用钢的淬透性对比。
具体实施方式
实施例1：钢的化学成分组成重量百分比为C＝0.33％，Si＝0.21％，Mn＝1.32％，P＝0.014％，S＝0.004％，Cr＝0.52％，Ti＝0.036％，B＝0.0018％，Alt＝0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质；制备过程如下：
冶炼：转炉出钢[P]＝0.015％，[C]＝0.06％，采用LF+VD精炼工艺，LF炉精炼全程吹氩，造渣脱氧，白渣保持时间17min，精炼结束钢中Alt含量0.034％，VD炉在1毫巴真空度下保持时间16min，软吹18min；连铸采用全程保护浇铸，中包过热度18-24℃，铸坯断面320×480mm；连铸坯均热段加热温度1220～1240℃，320mm×480mm冷矩坯均热段在炉时间176min。轧制：开轧温度1060℃～1080℃，终轧温度968℃。
实施例2：钢的化学成分组成重量百分比为：C＝0.34％，Si＝0.24％，Mn＝1.36％，P＝0.016％，S＝0.002％，Cr＝0.53％，Ti＝0.028％，B＝0.0017％，Alt＝0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质；制备过程如下：
冶炼：转炉出钢[P]＝0.018％，[C]＝0.07％，采用LF+VD精炼工艺，LF炉精炼全程吹氩，造渣脱氧，白渣保持时间20min，精炼结束钢中Alt含量0.038％，VD炉在1毫巴真空度下保持时间15min，软吹19min；连铸采用全程保护浇铸，中包过热度20-26℃，铸坯断面320×480mm；连铸坯均热段加热温度1230～1250℃，320mm×480mm冷矩坯均热段在炉时间185min。轧制：开轧温度1080℃～1100℃，终轧温度998℃。
实施例3：钢的化学成分组成重量百分比为：C＝0.35％，Si＝0.26％，Mn＝1.35％，P＝0.012％，S＝0.001％，Cr＝0.55％，Ti＝0.031％，B＝0.0020％，Alt＝0.024％，其余为Fe和不可避免的杂质；制备过程如下：
冶炼：转炉出钢[P]＝0.014％，[C]＝0.09％，采用LF+VD精炼工艺，LF炉精炼全程吹氩，造渣脱氧，白渣保持时间22min，精炼结束钢中Alt含量0.037％，VD炉在1毫巴真空度下保持时间17min，软吹20min；连铸采用全程保护浇铸，中包过热度16-22℃，铸坯断面320×480mm；连铸坯均热段加热温度1210～1230℃，320mm×480mm冷矩坯均热段在炉时间168min。轧制：开轧温度1080℃～1100℃，终轧温度1010℃。
对于上述三个实施例的钢进行理化性能测试，结果如下：
1、非金属夹杂物控制如表1，各系夹杂物均≤1.0级，主要集中在A类硫化物和D类球状氧化物，本方法冶炼大节距链轨节用钢纯净度高。
表1非金属夹杂物情况
2、本发明的大节距链轨节用钢与常规的35MnB链轨节的淬透性检测进行对比，如表2所示：
表2淬透性对比情况
从表2和图1中可以看出，本发明的大节距链轨节用钢(35CrMnB)的淬透性明显优于35MnB材料，具有较高的淬透深度，同时在J13点前本发明的35CrMnB淬透数值降幅比35MnB材料低，耐磨性较其要好。
同时，还提供了其他多组实施例，以下实施例的成分设计均符合本发明的要求，具体的成分组成如表3所示：
表3各实施例成分(余量为Fe和杂质)
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ti | B | Alt | |
| 4 | 0.35 | 0.20 | 1.32 | 0.018 | 0.007 | 0.50 | 0.048 | 0.0026 | 0.019 |
| 5 | 0.34 | 0.26 | 1.38 | 0.020 | 0.009 | 0.56 | 0.050 | 0.0030 | 0.015 |
| 6 | 0.33 | 0.30 | 1.30 | 0.016 | 0.010 | 0.52 | 0.029 | 0.0018 | 0.026 |
| 7 | 0.36 | 0.28 | 1.33 | 0.025 | 0.005 | 0.60 | 0.025 | 0.0010 | 0.033 |
| 8 | 0.35 | 0.29 | 1.40 | 0.023 | 0.006 | 0.58 | 0.036 | 0.0022 | 0.035 |
实施例4-8的制备步骤和工艺参数也严格按照本发明的制备方法进行，具体的控制参数采用在设计范围内随机组合的形式执行。
对产物进行理化性能测试，发现各系夹杂物也均≤1.0级，并且主要为A类硫化物和D类球状氧化物，淬透性指标如表4所示：
表4淬透性对比情况
可见，该大节距链轨节用钢具有良好的淬透性、耐磨性和较高的纯净度，满足大节距重型机械底盘履带的使用需求。
Claims (5)
1.一种大节距链轨节用钢，其特征在于，成分组成以质量百分比计包括C：0.33~0.36%、Si：0.20~0.30%、Mn：1.30~1.40%、P≤0.025%、S≤0.010%、Cr：0.50~0.60%、Ti：0.025~0.050%、B：0.0010~0.0030%、Alt：0.015~0.035%，余量的Fe和不可避免的杂质，钢的淬透性能为距离表面1.5mm 处硬度≥ 53HRC，距表面13mm 处硬度控制在50～56HRC，距表面19mm处硬度控制在45～49HRC。
2.根据权利要求1所述的大节距链轨节用钢，其特征在于，钢的热轧组织为铁素体+珠光体。
3.根据权利要求1所述的大节距链轨节用钢，其特征在于，钢中非金属夹杂物包括A类硫化物和D类球状氧化物。
4.根据权利要求3所述的大节距链轨节用钢，其特征在于，钢中各系非金属夹杂物均≤1.0级。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的大节距链轨节用钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）冶炼：转炉出钢[P]≤0.020%，[C]≥0.06%；
采用LF+VD精炼工艺，LF炉精炼全程吹氩，造渣脱氧，白渣保持时间≥15min，精炼过程中加入足够的铝，精炼结束Alt含量≥0.030%；
VD炉抽真空1毫巴真空度下保持时间15min以上，破空后定氢[H]≤2.0ppm，真空后喂入钙线进行钙化处理，喂线后软吹≥15min；
（2）连铸：采用全程保护浇铸，过热度15~35℃，二冷水选择中冷模式；
（3）加热：连铸坯均热段加热温度1200~1280℃，均热段在炉时间不小于150min；
（4）轧制：开轧温度1050~1150℃，终轧温度≥850℃。
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