CN115233090A - 一种低碳履带销套用钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低碳履带销套用钢及其制备方法，所述钢种的化学成分，按质量百分含量计，包括：C：0.17～0.23％、Si：0.17～0.37％、Mn：0.80～1.10％、Cr：1.00～1.30％、Ti：0.04～0.1％、Cu≤0.20％、Al：0.03～0.05％、P≤0.020％、S≤0.030％、O≤20×10‑4％，H≤2×10‑4％，其余为Fe和其他不可避免的杂质元素；所述制备方法包括电炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、连铸、轧制成棒材、磁粉探伤等工艺。该发明向低碳钢中加入Cr、Mn、Ti和少量Al元素，提高钢材的表面硬度、耐磨性和疲劳强度。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种低碳履带销套用钢及其制备方法。
背景技术
工程机械工作环境非常恶劣，矿山中矿石磨粒，铁介质等会严重磨损工程机械的销套而致使其失效，因此开发一种长寿命高质量的销套用钢极其重要。
中国专利CN 107739977 B公开了“低成本高端销套用钢及其生产方法”，中国专利申请CN 112410689 A公开了“一种风电齿轮箱销轴用钢及其制备方法”，中国专利CN102605266 B公开了“一种履带式工程机械链轨节销套用钢及其制造方法”，中国专利CN109112253 B公开了“以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢及其生产方法”，上述四个专利申请所公开销轴销套用钢的成分与本发明不同，进而具备的性能也不相同。本发明的销套不但给出履带销套用钢规格、晶粒度、硬度、脱碳层深度、发纹等具体指标数值，还公开了生产此类钢种的生产方法。
发明内容
基于上述不足，本发明的目的在于，提供了一种低碳履带销套用钢及其制备方法，本发明钢种通过向低碳钢中加入Cr、Mn、Ti和少量Al元素，提高了钢材的表面硬度、耐磨性和疲劳强度，制备的履带销套用钢具有高硬度、耐磨损、耐疲劳、良好加工性等特点。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种低碳履带销套用钢，所述钢种的化学成分，按质量百分含量计，包括：C：0.17～0.23％、Si：0.17～0.37％、Mn：0.80～1.10％、Cr：1.00～1.30％、Ti：0.04～0.1％、Cu≤0.20％、Al：0.03～0.05％、P≤0.020％、S≤0.030％、O≤20×10-4％，H≤2×10-4％，其余为Fe和其他不可避免的杂质元素；其中，0.021C+0.025Si+0.017Mn+0.038Cr<Ti+Al<0.042C+0.051Si+0.038Mn+0.081Cr。
优选地，按质量百分含量计，所述低碳履带销套用钢的化学成分包括：C：0.18～0.23％、Si：0.18～0.35％、Mn：0.90～1.00％、Cr：1.10～1.30％、Ti：0.05～0.09％、Cu≤0.20％、Al：0.03～0.05％、P≤0.020％、S≤0.030％、O≤20×10-4％，H≤2×10-4％，其余为Fe和其他不可避免的杂质元素。
Cr的作用：钢中适量铬元素的加入不仅能够提高钢的淬火性能，还能改善材料组织的均匀性。
Ti的作用：钛也是强铁氧体形成元素之一，强烈的提高了钢的A1和A3温度。钛在普通低合金钢中能提高塑性和韧性。由于钛固定了氮和硫并形成碳化钛，提高了钢的强度。经正火使晶粒细化，析出形成碳化物可使钢的塑性和冲击韧性得到显著改善，含钛的合金结构钢，有良好的力学性能和工艺性能，但淬透性稍差。
Al的作用：铝作为脱氧剂或合金化元素加入钢中，铝脱氧能力比硅、锰强得多。铝在钢中的主要作用是细化晶粒、固定钢中的氮，从而显著提高钢的冲击韧性，降低冷脆倾向和时效倾向性。铬钼钢和铬钢中含Al可增加其耐磨性。高碳工具钢中Al的存在可使产生淬火脆性。
所述履带销套用钢的晶粒度≥5级，钢材硬度≤217HBW，钢材每边总脱碳层深度(铁素体+过渡层)不大于直径的1.5％，用塔型试样检验发纹，发纹总条数不大于5条，单条最大长度3mm，发纹总长度不大于10mm。
本发明还提供了一种履带销套用钢的制备方法，所述制备方法包括电炉冶炼、轧制成棒材、磁粉探伤等工艺，其中：1)电炉冶炼：冶炼过程造好泡沫渣、均匀脱碳，减少吸氮，出钢条件：终点C≥0.07％，P≤0.015％，残余元素含量符合标准要求；出钢温度：1620～1680℃。2)轧制：坯型
预热段500～950℃，加热1段950～1150℃，加热2段1150～1250℃，均热段1200～1240℃，允许温差≤30℃，总加热时间4.25～5.25h。3)磁粉探伤：销套用钢的尺寸为
磁场强度为250～350A/25mm；磁化电流采用交流电，磁化电流每次持续时间一般不少于0.5S；磁悬液必须搅拌均匀，将试样在磁粉检验设备的两个磁化夹头间夹紧，保证两端接触良好，防止松动。
本申请钢种通过向低碳钢中加入Cr、Mn、Ti和少量Al元素，进一步提高了钢材表面硬度的同时，可兼顾钢材耐磨性和疲劳强度等特点。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)本发明运用上述合理成分设计、冶炼、轧制、探伤工序等简单的操作工艺，可以使低碳履带销套用钢的晶粒度≥5级，钢材硬度≤217HBW，钢材每边总脱碳层深度(铁素体+过渡层)不大于直径的1.5％，用塔型试样检验发纹，发纹总条数不大于5条，单条最大长度3mm，发纹总长度不大于10mm。本发明制备的钢材具有高硬度、耐磨损、耐疲劳、良好加工性等特点，使履带销套用钢在非常恶劣的工程机械工作环境中能更长时间的服役。
2)本发明的制备方法规定了电炉冶炼的出钢条件和出钢要求，还有轧制的铸坯规格和轧制工艺参数，以及磁粉探伤过程参数等，为后续钢材的硬度、耐磨性、耐疲劳性、可加工性等特点提供了保证。
3)本发明的钢种很好地适应了使用在恶劣环境中工程机械的需求，为开发具有良好的机械性能，耐磨性、耐疲劳性、可加工性的工程机械销套用钢提供了技术支撑。
具体实施方式
下面列举采用本发明的生产工艺生产的三种化学成分配比的履带销套用钢即实施例1、2和3，三个实施例得到的履带销套用钢化学成分配比参见表1，具体生产工艺见表2，实物性能见表3、4。
实施例1-3
一种履带销套用钢的生产方法包括如下步骤：
1)电炉冶炼：冶炼过程造好泡沫渣、均匀脱碳，减少吸氮，出钢条件：终点C：0.15～0.18％，P：0.014～0.015％，出钢温度：1638～1641℃。
2)轧制：坯型
预热段726～731℃，加热1段1050～1063℃，加热2段1170～1178℃，均热段1180～1190℃，总加热时间4.5～4.7h。
3)磁粉探伤：权利要求3所述一种销套用钢的尺寸为
磁场强度为285～310A/25mm；磁化电流采用交流电，磁化电流每次持续时间0.9～1.3S；磁悬液必须搅拌均匀，将试样在磁粉检验设备的两个磁化夹头间夹紧，保证两端接触良好，防止松动；
表1实施例1-3圆钢的化学成分组成
表2实施例1-3圆钢的电炉冶炼工序、轧制工序和磁粉探伤工序
表3实施例1-3圆钢的晶粒度、硬度、脱碳层深度和发纹情况
综上，本发明所得履带销套用钢的规格为
晶粒度达到6～7级，硬度200～210HBW，脱碳层深度1.62～1.75mm，发纹总条数2～3条，发纹单条最大长度3mm，发纹总长度5～8mm。
本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种低碳履带销套用钢，其特征在于，按质量百分含量计，所述低碳履带销套用钢的化学成分包括：C：0.17～0.23％、Si：0.17～0.37％、Mn：0.80～1.10％、Cr：1.00～1.30％、Ti：0.04～0.10％、Cu≤0.20％、Al：0.03～0.05％、P≤0.020％、S≤0.030％、O≤20×10-4％，H≤2×10-4％，其余为Fe和其他不可避免的杂质元素，其中，0.021C+0.025Si+0.017Mn+0.038Cr<Ti+Al<0.042C+0.051Si+0.038Mn+0.081Cr。
2.根据权利要求1所述的低碳履带销套用钢，其特征在于，按质量百分含量计，所述低碳履带销套用钢的化学成分包括：C：0.18～0.23％、Si：0.18～0.35％、Mn：0.90～1.00％、Cr：1.10～1.30％、Ti：0.05～0.09％、Cu≤0.20％、Al：0.03～0.05％、P≤0.020％、S≤0.030％、O≤20×10-4％，H≤2×10-4％，其余为Fe和其他不可避免的杂质元素。
3.权利要求1或2所述的低碳履带销套用钢，其特征在于，所述低碳履带销套用钢规格为
所述低碳履带销套用钢晶粒度≥5级，钢材硬度≤217HBW，钢材每边总脱碳层深度不大于直径的1.5％；用塔型试样检验发纹，发纹总条数不大于5条，单条最大长度3mm，发纹总长度不大于10mm。
4.一种权利要求1-3任一项所述的低碳履带销套用钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
1)电炉冶炼：
冶炼过程造好泡沫渣、均匀脱碳，减少吸氮，出钢条件：终点C≥0.07％，P≤0.015％，残余元素含量符合标准要求；出钢温度：1620～1680℃；
2)轧制：
坯型
预热段500～950℃，加热1段950～1150℃，加热2段1150～1250℃，均热段1200～1240℃，允许温差≤30℃，总加热时间4.25～5.25h；
3)磁粉探伤：
低碳履带销套用钢的尺寸为
磁场强度为250～350A/25mm；磁化电流采用交流电，磁化电流每次持续时间不少于0.5S。
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- 2022-06-17 CN CN202210687035.1A patent/CN115233090A/zh active Pending
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