高級(jí)鏈條鋼23MnNiMoCr54熱處理工藝研究

杜顯玲（兗礦集團(tuán)鄒城金明機(jī)電有限公司，山東濟(jì)寧 273500）

高級(jí)鏈條鋼23MnNiMoCr54熱處理工藝研究

杜顯玲
（兗礦集團(tuán)鄒城金明機(jī)電有限公司，山東濟(jì)寧 273500）

本文圍繞高級(jí)鏈條鋼23MnNiMoCr54熱處理工藝為中心進(jìn)行展開，從高級(jí)鏈條鋼23MnNiMoCr54熱處理工藝的發(fā)展，過(guò)程以及出現(xiàn)的問(wèn)題提出解決措施三個(gè)方面入手，全面了解高級(jí)鏈條鋼23MnNiMoCr54熱處理工藝，旨在為實(shí)際的高級(jí)鏈條鋼生產(chǎn)提供扎實(shí)、可靠的理論基礎(chǔ)。

高級(jí)鏈條鋼 23MnNiMoCr54 熱處理工藝

觀察目前整個(gè)國(guó)內(nèi)外的鏈條市場(chǎng)，可以發(fā)現(xiàn)對(duì)于高級(jí)鏈條鋼的需求正在不斷加大，與此同時(shí)對(duì)鏈條鋼的質(zhì)量要求也在不斷提高。目前我國(guó)國(guó)內(nèi)主要都是從國(guó)外進(jìn)口23MnNiMoCr54，但是日益緊張的供貨局勢(shì)導(dǎo)致我國(guó)生產(chǎn)高強(qiáng)度高質(zhì)量的圓環(huán)鏈出現(xiàn)一定緊張局勢(shì)，在這匯總情況之下我國(guó)就需要逐漸轉(zhuǎn)變進(jìn)口的局勢(shì)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)高級(jí)鏈條鋼想國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)的目標(biāo)。

1　高級(jí)鏈條鋼23MnNiMoCr54熱處理工藝的發(fā)展

熱處理決定了鏈條鋼的質(zhì)量與性能，因此合理、高效的熱處理工藝是保證高級(jí)鏈條鋼具有良好穩(wěn)定性的有效方法。

（1）在制作鏈條的早期使用的熱處理方法是輻射式加熱爐，例如轉(zhuǎn)底爐等。其中回火加熱采用的是對(duì)流加熱爐［1］。這種方式需要加熱的實(shí)踐長(zhǎng)，效率不高，其中部分設(shè)備還需要較長(zhǎng)的牽引鏈。鏈條在整個(gè)的加熱過(guò)程中由于表面氧化程度較高，難以得到非常細(xì)的奧氏體晶粒，最終導(dǎo)致當(dāng)時(shí)生產(chǎn)出來(lái)的鏈條質(zhì)量一般。隨著熱處理工藝的技術(shù)不斷發(fā)展，后期發(fā)展起來(lái)的中頻感應(yīng)加熱法被廣泛應(yīng)用，鏈條的熱處理質(zhì)量有明顯的提高。

（2）鏈條回火技術(shù)，最初采用的是均溫回火方式，目前發(fā)展比較穩(wěn)定的是中頻差溫回火以及均溫回火加差溫回火方式。所謂的均溫回火就是考慮到鏈條回火之后鏈環(huán)各個(gè)部分的硬度相同，但是其鏈環(huán)都是通過(guò)焊接而成，回火溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致焊接處容易產(chǎn)生斷裂，而鏈環(huán)硬度較高其直臂外側(cè)與輸送機(jī)的中班產(chǎn)生摩擦也十分容易產(chǎn)生裂紋，如果回火溫度低還可能導(dǎo)致鏈條的韌性降低。差溫回火采用感應(yīng)加熱的方式，這種加熱原理更加符合鏈條的加熱條件，即鏈環(huán)肩頂部硬度高，耐磨，其直臂部硬度低，韌性好。這種熱處理方式能夠大大提高鏈條質(zhì)量［2］。

2　高級(jí)鏈條鋼23MnNiMoCr54熱處理工藝的過(guò)程

采用中頻感應(yīng)加熱方式，其具有的加熱速度快、氧化少等特點(diǎn)，不僅符合目前的綠色生產(chǎn)，其生產(chǎn)的鏈條強(qiáng)韌性也達(dá)到一定指標(biāo)。采用中頻感應(yīng)熱處理方式其具體過(guò)程既是先采用大功率的感應(yīng)加熱設(shè)備中頻感應(yīng)連續(xù)爐，實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈條淬火、回火的分來(lái)處理，利用紅外線測(cè)溫的方式嚴(yán)格控制鏈條入火之前淬火與回火的溫度，通過(guò)在實(shí)際當(dāng)中進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行淬火、回火其冷卻介質(zhì)均為水，水溫控制在30℃以下。進(jìn)行淬火加熱其功率要控制在25-35Kw之間，鏈條速度需要控制在8-9Hz，溫度控制在930℃-960℃之間，就能夠達(dá)到一定質(zhì)量要求的淬硬層與鏈條硬度。針對(duì)回火工序其加熱功率控制在10-20KW，溫度控制在500℃-550℃。鏈條速度保持在15-16Hz之間。

3　高級(jí)鏈條鋼23MnNiMoCr54熱處理工藝的改進(jìn)

針對(duì)圓環(huán)鏈生產(chǎn)中不可避免的出現(xiàn)單環(huán)修接的熱處理工藝問(wèn)題，進(jìn)行工藝上改進(jìn)的提出。分別選用930℃、950℃、970℃對(duì)修接單環(huán)電阻淬火加熱，5%鹽溶液強(qiáng)烈淬火，得到的硬度會(huì)H R C 4.3、HRC44.2、HRC44。

（1）關(guān)于電阻加熱特性分析［3］。淬火加熱溫度高，其熱傳導(dǎo)速度快，其硬度基本相同。在回火處理時(shí)，加熱溫度低導(dǎo)致熱傳導(dǎo)速度慢，加熱時(shí)間也影響到了熱傳導(dǎo)的速度。再加上其他因素的影響導(dǎo)致鏈環(huán)肩頂部的電流密度低于直部截面電流密度，導(dǎo)致肩頂部硬度高于直部硬度。修接單環(huán)電阻加熱950℃，5%鹽水溶液強(qiáng)烈淬火，再采用電阻加熱400℃回火，針對(duì)直部、肩部與頂部三個(gè)，可以發(fā)現(xiàn)直部的馬氏體形態(tài)與方向性消失，只有肩部還存在部分的馬氏體形態(tài)與方向性，而頂部則完全保留了馬氏體形態(tài)與方向性。從這一點(diǎn)可以說(shuō)明在進(jìn)行修接環(huán)電阻加熱回火時(shí)，沿鏈環(huán)溫度不均勻，得到的回火組織也不同，其直部回火溫度高，頂部回火溫度低。

（2）從淬火態(tài)組織上進(jìn)行觀察，3個(gè)淬火加熱溫度930℃淬火板條馬氏體稍微細(xì)小，但是其得到的硬度最低，這點(diǎn)說(shuō)明了930℃快速加熱奧氏體不夠充分；950℃淬火板條馬氏體稍微高于930℃淬火板條馬氏體，得到的硬度也高；950℃與970℃的淬火硬度一直，但是970℃的板條馬氏體更加粗大。想要了解淬火態(tài)材料的硬度，只需要了解馬氏體的碳含量，三個(gè)溫度奧氏體的碳含量差別不大，得到的硬度差距也不會(huì)太大。當(dāng)硬度相同時(shí)，微觀組織形態(tài)不同對(duì)鏈條鋼的影響也不同，其主要表現(xiàn)在塑性與韌性兩個(gè)方面，當(dāng)微觀組織粗大時(shí)鋼的塑韌性也會(huì)下降，因此，針對(duì)加熱溫度的選擇最好是控制在950℃。

（3）采用某一規(guī)格鏈條進(jìn)行鍛煉修接環(huán)熱處理，淬火工藝為950℃電阻加熱，5%鹽水溶液淬火，回火溫度選擇350℃、400℃、450℃、500℃，最終結(jié)果表明，在950℃電阻加熱，5%鹽水溶液淬火條件下，350℃與400℃經(jīng)過(guò)回火之后其鏈條性能能夠滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而經(jīng)過(guò)950℃電阻加熱，5%鹽水溶液淬火條件，經(jīng)過(guò)450℃與500℃的回火的鏈條性能不能達(dá)到相關(guān)指標(biāo)要求，其斷裂部位發(fā)生在修接環(huán)的肩部，因此可以看出提高了回火溫度對(duì)修接環(huán)存在一定明顯影響，導(dǎo)致直部、肩部與頂部的回火溫度差減小，其肩部承受了主要的剪切載荷，因此肩部更加容易發(fā)生塑性變形而斷裂。因此針對(duì)修接環(huán)的熱處理工藝應(yīng)該為950℃加熱，5%鹽水淬火以及400℃回火。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明采用這種強(qiáng)烈淬火熱處理工藝其生產(chǎn)的鏈環(huán)焊口沖擊韌性斷口韌窩較深，其碳化物顆粒十分細(xì)小，在斷裂的過(guò)程中發(fā)生了均勻的微觀塑性變形，提高其韌性度。

4　結(jié)語(yǔ)

總而言之，我國(guó)想要生產(chǎn)出高級(jí)鏈條鋼23MnNiMoCr54鋼，熱處理工藝的優(yōu)化是一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容，由于熱處理工藝決定了鏈條的質(zhì)量與性能，因此必須理論結(jié)合實(shí)際創(chuàng)新出更為先進(jìn)的技術(shù)有效解決其中出現(xiàn)的斷鏈等各種問(wèn)題。

［1］李振軍，劉燕明，劉建英等.等離子噴涂Sm2Zr2O7熱障涂層的熱沖擊性能數(shù)值模擬［J］.熱加工工藝，2010，17（08）：203.

［2］霍肖菲，湯秀山，李吉峰等.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的金屬陶瓷TiC-Ni觸變成形本構(gòu)關(guān)系模型［J］.熱加工工藝，2010，19（08）：245-246.

［3］李長(zhǎng)榮，楊洪，文輝.稀土元素對(duì)硬線鋼中夾雜物的變性處理［J］.熱加工工藝，2010，39（08）：152.