25MnV材料用于C級圓環(huán)鏈的焊接及熱處理工藝優(yōu)化

盧坤寧

（西安重裝澄合煤礦機(jī)械有限公司，西安 715306）

按照國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T12718-2001 礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈》規(guī)定，礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈的基本機(jī)械性能分為B、C、D三個(gè)級別，并且對每個(gè)級別圓環(huán)鏈的使用性能、外觀質(zhì)量、形狀尺寸都有相應(yīng)的要求：Ф26×92C級圓環(huán)鏈主要用于輸送量800t/h以下、裝機(jī)長度150m以下的中重型刮板輸送機(jī)，這種刮板機(jī)是年產(chǎn)500萬t以下采煤工作面最常用的機(jī)型，Ф26×92C級圓環(huán)鏈也是西安重裝澄合煤礦機(jī)械有限公司（以下簡稱“我公司”）生產(chǎn)量最大的產(chǎn)品。

1 兩種鋼的化學(xué)成分及機(jī)械性能

1.1 化學(xué)成分（見表1）

表1 鋼的化學(xué)成分

1.2 機(jī)械性能（見表2）

表2 鋼的機(jī)械性能

2 工藝過程

2.1 焊接采用的不同工藝參數(shù)調(diào)整

相對與23MnNiMoCr54鋼來說，25MnV鋼的屈服點(diǎn)及抗拉強(qiáng)度相對較低，要使其焊口處有較好的焊接質(zhì)量，一定要進(jìn)行焊接參數(shù)的調(diào)整實(shí)驗(yàn)，主要措施有：調(diào)高二次空載電壓，調(diào)節(jié)有電頂鍛量、加大夾緊力、調(diào)節(jié)斷電開關(guān)的斷電時(shí)間，增加頂鍛量、調(diào)節(jié)有電頂鍛量。因25MnV的含C量較23MnNiMoCr54高，可將預(yù)熱溫度調(diào)低，這樣既有利于閃光，也能保證焊接接口具有良好的塑性和韌性。

通過這些參數(shù)的調(diào)整，可使25MnV材料的圓環(huán)鏈整體焊接質(zhì)量達(dá)到要求，特別注意焊接電流密度不可過大，要適當(dāng)延長焊接均熱時(shí)間，否則，焊接熱影響區(qū)易產(chǎn)生裂紋。焊接工藝主要采取的方法有，較大的燒化速度、頂鍛速度、縮短頂鍛時(shí)間和頂斷量。燒化速度提高，減少焊口處的氧化時(shí)間，減少焊口處脫碳及氧化物；增大頂鍛速度，提高瞬間排渣作用，使封口封閉良好；而縮短頂鍛時(shí)間，防止熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋；增加頂鍛量，可使焊口處產(chǎn)生塑性變形增加，使焊口處組織更致密。

2.2 熱處理工藝參數(shù)調(diào)整

2.2.1 淬火工藝

兩種材料的含碳量不同，25MnV材料相對于23MnNiMoCr54材料的含碳量高，當(dāng)含碳量越低，對應(yīng)的AC1溫度（奧氏體開始轉(zhuǎn)變）也越低，相應(yīng)的AC3溫度（奧氏體轉(zhuǎn)變完成）也越低。針對不同含碳量的材質(zhì)，淬火工藝也不同。

采用EFD公司的熱處理設(shè)備，對23MnNiMoCr54圓環(huán)鏈的熱處理淬火時(shí)，依據(jù)圓環(huán)鏈特殊的硬度要求，圓弧部的硬度應(yīng)高于直邊部的硬度，兩部分的淬火溫度也不同，圓弧處的溫度要到1010±10℃，相應(yīng)的直邊的溫度在930±10℃，圓弧處的溫度與直邊部的淬火溫度差應(yīng)達(dá)到70～80℃以上。按設(shè)備的產(chǎn)率來計(jì)算，對于直徑26mm的圓環(huán)鏈的速度應(yīng)該在1m/min，通過實(shí)驗(yàn)淬火后的強(qiáng)硬性最好。

25MnV的含碳量比23MnNiMoCr54的含碳量高一點(diǎn)，采用與23MnNiMoCr54相同的鏈條運(yùn)行速度，降低淬火溫度，使圓弧處、直邊部的溫度都有所下降。按照工藝設(shè)計(jì)來說，25MnV鋼材淬火溫度大概在820℃，但由于中頻加熱的特點(diǎn)就是加熱速度非?？?，短時(shí)間快速升溫，會使鋼材的AC1和AC3溫度升高，所以，選擇淬火溫度比普通淬火溫度高90℃左右，如果淬火溫度過低，焊縫處有缺陷的組織就不能均勻化，金屬化合物就會出現(xiàn)偏析，很容易在二拉時(shí)斷裂?；谝陨弦蛩?，現(xiàn)將圓弧部的淬火溫度調(diào)整至980±10℃，直邊部的淬火溫度調(diào)整至915±10℃，以保證淬火后的強(qiáng)硬性最好。使用的參數(shù)是K1-41%，K2-28%，K3-25%。

2.2.2 回火工藝

兩種材料的回火工藝基本上相同，都采用中溫回火，這樣既能保證直邊有很高的韌性，又能保證圓弧處有很高的硬度。原則上直邊溫度跟圓弧處的溫度相差越大，圓環(huán)鏈的質(zhì)量就越好，通過整體回火爐和直邊回火爐的參數(shù)調(diào)整，現(xiàn)在溫差最大能達(dá)到120℃左右，直邊溫度大概在470±5℃圓弧處的溫度在355±5℃。

3 實(shí)驗(yàn)過程

第一次做的工藝是淬火圓弧處1020±10℃，直邊是930±10℃，回火溫度直邊是465±5℃，圓弧處是355±5℃，將試驗(yàn)品送檢驗(yàn)室進(jìn)行檢測，破斷力為830kN，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是從圓弧處斷裂的，直邊變形量達(dá)到了要求，但圓弧處端口顯示是白色粒狀，說明淬火溫度太高，奧氏體晶粒太大，金屬碳化物被溶解進(jìn)了奧氏體中，沒有起到第二相強(qiáng)化效果。針對這種塑性較差的情況，調(diào)整工藝參數(shù)，將淬火溫度調(diào)低了35℃，圓弧處溫度為980±10℃，直邊溫度為915±10℃，回火參數(shù)沒有變。經(jīng)過多次試驗(yàn)，依據(jù)GB/T 12718-2009標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，所有樣品都達(dá)到工藝要求（見表3）。

表3 樣品檢測結(jié)果

通過多次試驗(yàn)，驗(yàn)證了25MnV材料用于Ф26×92C級礦用圓環(huán)鏈的生產(chǎn)工藝合理，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可用于大批量生產(chǎn)。