工程機(jī)械用35MnB圓鋼試制產(chǎn)品質(zhì)量分析

李祥才，張 虎，柯加祥，王 超，張琳琳

1 前言

35MnB鋼常用于制作工程機(jī)械履帶鏈軌節(jié)。鏈軌節(jié)起到連接履帶板和傳遞動力的作用，由于挖掘機(jī)、裝載機(jī)、起重機(jī)、大型自卸車等工程機(jī)械工作環(huán)境條件特殊，要求履帶用鋼必須具有較高的純凈度、成分均勻性及良好的組織結(jié)構(gòu)、淬透性和表面質(zhì)量，為履帶后續(xù)加工提供保障。用戶鏈軌節(jié)生產(chǎn)加工工藝為：圓鋼下料→鍛造→調(diào)質(zhì)→粗加工→表面淬火→回火→精加工，最終得到具有很好的強(qiáng)韌配合、表面硬度高、耐磨、心部有較好韌性的履帶鏈軌節(jié)［1-5］。近期青島特鋼根據(jù)客戶協(xié)議首次試制生產(chǎn)了Φ65 mm規(guī)格35MnB圓鋼，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，對該圓鋼產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行了全面跟蹤和檢驗。

2 生產(chǎn)工藝

35MnB圓鋼嚴(yán)格按照客戶協(xié)議要求進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝為：LD轉(zhuǎn)爐→LF精煉爐→RH真空脫氣→CC連鑄→軋制。軋制工藝見表1，生產(chǎn)過程嚴(yán)格按照軋制工藝執(zhí)行。為了保證圓鋼表面硬度（協(xié)議要求35MnB圓鋼表面硬度≯241 HBW），圓鋼上冷床加蓋保溫罩，上冷床圓鋼之間不空齒。

表1 35MnB鋼軋制工藝 ℃

3 產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量檢測分析

3.1 尺寸精度

35MnB圓鋼尺寸按照GB/T 702—2008標(biāo)準(zhǔn)最高精度1組精度控制。青島特鋼中棒線減定徑軋機(jī)是PSM三輥軋機(jī)，尺寸控制精度高，35MnB圓鋼尺寸控制情況見表2。從實(shí)測數(shù)據(jù)來看，生產(chǎn)的圓鋼尺寸控制精確。

表2 35MnB圓鋼尺寸控制情況

3.2 化學(xué)成分

Φ65 mm規(guī)格35MnB圓鋼成品成分見表3，可以看出，化學(xué)成分完全滿足協(xié)議要求，并且O、N含量較低；另外檢測H含量為0.71×10-6，鋼質(zhì)較為純凈；Ti/N比4.21，而協(xié)議要求為≥4.1。

表3 Φ65 mm規(guī)格35MnB鋼主要化學(xué)成分、N含量、O含量和Ti/N比 %

3.3 顯微組織和奧氏體晶粒度

生產(chǎn)的Φ65 mm規(guī)格35MnB圓鋼顯微組織和奧氏體晶粒度評級見圖1，組織為F+P，組織正常，晶粒度8.0級，奧氏體晶粒細(xì)小，完全滿足客戶不粗于5.0級的要求。

圖1 Φ65 mm規(guī)格35MnB圓鋼金相組織

3.4 夾雜物

35MnB圓鋼夾雜物檢驗結(jié)果見表4，從檢驗結(jié)果來看，均滿足客戶協(xié)議要求。

表4 Φ65規(guī)格35MnB圓鋼夾雜物 級

3.5 脫碳層

Φ65 mm規(guī)格35MnB圓鋼脫碳層檢驗結(jié)果如圖2所示，脫碳層深度為0.52 mm，客戶協(xié)議要求脫碳層深度≤0.65 mm。因此脫碳層深度亦滿足客戶協(xié)議要求。

圖2 Φ65 mm規(guī)格35MnB圓鋼脫碳層 100×

3.6 低倍檢驗

Φ65 mm規(guī)格35MnB圓鋼低倍檢驗結(jié)果見表5，低倍形貌見圖3。從檢驗結(jié)果可以看出，生產(chǎn)的35MnB圓鋼低倍結(jié)果滿足客戶協(xié)議要求。

表5 Φ65 mm規(guī)格35MnB圓鋼低倍檢測 級

圖3 Φ65 mm規(guī)格35MnB圓鋼低倍形貌

3.7 末端淬透性

將Φ65 mm規(guī)格35MnB圓鋼熱處理過的毛坯制成Φ25 mm的標(biāo)準(zhǔn)試樣，根據(jù)GB/T 225標(biāo)準(zhǔn)并按照客戶協(xié)議要求進(jìn)行末端淬透性檢驗，淬透性檢驗結(jié)果如表6所示。

表6 Φ65規(guī)格35MnB圓鋼末端淬透性

35MnB是含硼鋼，在有關(guān)含B鋼的報道中指出，鋼中的Ti和Al可以有效固定鋼中的N，保證B元素有效固溶于奧氏體中，從而提高鋼的淬透性。Φ65 mm規(guī)格35MnB鋼中含有0.019%的Al、0.016%的Ti和20×10-6的B（見表3），均滿足協(xié)議要求，并且Al/N比為5，Ti/N比為4.21，鋼中Al、Ti及Al/N比、Ti/N比對其淬透性起著不可或缺的作用，同時少量的Al對凈化鋼液和細(xì)化晶粒均有積極的作用。淬透性檢驗結(jié)果表明，J1.5、J8、J19淬透性值均滿足客戶要求。

3.8 發(fā)紋檢測

根據(jù)協(xié)議要求，35MnB圓鋼的發(fā)紋檢驗依據(jù)JIS G 0556標(biāo)準(zhǔn)，車削成直徑DI的一個階梯，階梯長度為50 mm，換算成基準(zhǔn)面積（100 mm×100 mm）進(jìn)行判定，發(fā)紋檢測結(jié)果見表7，滿足客戶要求。

3.9 表面硬度

為了便于下料加工，客戶對35MnB母材有硬度要求。由于采取了圓鋼上冷床加蓋保溫罩、并且上冷床圓鋼之間不空齒的措施，檢測表明，Φ65 mm規(guī)格35MnB圓鋼表面硬度分別為182、190、189 HBW，滿足客戶協(xié)議≤241 HBW的硬度要求。

表7 Φ65規(guī)格35MnB發(fā)紋檢測

3.1 0 熱頂鍛試驗

雖然客戶協(xié)議對熱頂鍛未作要求，但為了保證產(chǎn)品表面質(zhì)量，仍對Φ65 mm規(guī)格35MnB圓鋼取樣2塊進(jìn)行了熱頂鍛檢驗，檢驗全部合格。熱頂鍛檢驗表明，青島特鋼生產(chǎn)的Φ65 mm規(guī)格35MnB圓鋼表面質(zhì)量較好。

4 結(jié)語

青島特鋼采用LD轉(zhuǎn)爐→LF精煉爐→RH真空脫氣→CC連鑄→軋制工藝開發(fā)生產(chǎn)35MnB圓鋼，生產(chǎn)工藝合理，產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量好，鋼質(zhì)純凈，晶粒細(xì)小，組織正常，表面質(zhì)量較好，其尺寸、夾雜物、脫碳層、低倍、末端淬透性、發(fā)紋和硬度均滿足客戶協(xié)議要求，產(chǎn)品質(zhì)量完全合格，用戶使用后反饋良好。說明青島特鋼已經(jīng)具備了生產(chǎn)35MnB工程機(jī)械用圓鋼的能力。

值得指出的是，此次生產(chǎn)的35MnB圓鋼Ti/N比僅為4.21，僅超過協(xié)議要求0.11。為了使Ti/N比更加富余，提高有效B的含量，進(jìn)而提高35MnB鋼的淬透性，青島特鋼在此次生產(chǎn)的基礎(chǔ)上決定對Ti含量進(jìn)行優(yōu)化，將Ti含量再次生產(chǎn)時控制在0.020%～0.030%，Ti/N比控制在5.0～8.0之間，以更好地保證鋼的性能。

參考文獻(xiàn)：

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