新型履帶鏈軌節(jié)用鋼35CrMnBH的研制

劉占東，王秀蘭

（建龍北滿特殊鋼有限責(zé)任公司，齊齊哈爾 161041）

履帶鏈軌節(jié)用鋼是工程機(jī)械大量使用的鋼材，因其服役環(huán)境惡劣，要求必須具有較高的純凈度及均勻性，具有良好的組織結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能及表面質(zhì)量。其材料是根據(jù)零件的使用條件，熱處理、鍛造工藝性能及原材料價(jià)格等綜合因素來(lái)設(shè)計(jì)的。

文章通過(guò)試驗(yàn)并借鑒適用于190及以上節(jié)距履帶鏈軌節(jié)的35MnBM設(shè)計(jì)出新材料35CrMnBH，適用216節(jié)距的履帶鏈軌節(jié)用，經(jīng)試驗(yàn)完全滿足使用要求。

1 材料設(shè)計(jì)

1.1 成分設(shè)計(jì)

鏈軌節(jié)在使用時(shí)要求一定的靜強(qiáng)度和動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)要考慮它的耐磨性。根據(jù)履帶式推土機(jī)的工況并結(jié)合35MnBM鏈軌節(jié)用鋼的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)35CrMnBH的成分設(shè)計(jì)應(yīng)滿足其靜、動(dòng)強(qiáng)度要求基礎(chǔ)上，增加耐磨性。材料的主要成分設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 35CrMnBH材料的主要成分設(shè)計(jì)

碳元素是衡量材料性能的重要指標(biāo)，當(dāng)鏈軌節(jié)鋼的碳含量超過(guò)0.40%時(shí)，鋼的韌性較差容易出現(xiàn)淬火裂紋，當(dāng)碳含量低于0.30%時(shí)，由于淬火硬度低耐磨性較差，當(dāng)碳含量在0.33%～0.38%時(shí)具在理想的力學(xué)性能，因此碳含量設(shè)定在0.33%～0.38%。

錳是強(qiáng)烈增加淬透性且價(jià)格便宜的一種合金元素，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中同類鋼的錳含量在1.40%～1.80%，考慮到鏈軌節(jié)形狀特殊，錳含量高容易引起熱處理裂紋，所以適當(dāng)降低了錳含量，最后設(shè)定在0.85%～1.10%。

鉻能使鋼的性能在很多方面得到改善和提高，所以應(yīng)用十分廣泛，鉻可以增加調(diào)質(zhì)鋼的淬透性，還可增加鋼的耐磨性，因此設(shè)定在鋼中加入0.90%～1.10%的鉻。

1.2 試制工藝

采用電爐冶煉+LF、VD精煉→連鑄→軋制工藝。電爐冶煉采用熔氧結(jié)合，及早造泡沫渣埋弧操作，出鋼吹氬，防止鋼水氧化。精煉使用Al線預(yù)脫氧，輔以C粉、Al粉擴(kuò)散脫氧。連鑄采用四機(jī)四流弧形連鑄機(jī)進(jìn)行澆鑄及電磁攪拌技術(shù)。軋制采用側(cè)進(jìn)側(cè)出步進(jìn)梁式加熱爐及平立交替的23架連軋機(jī)軋制成成品尺寸。

2 檢驗(yàn)分析

2.1 淬透性

35CrMnBH鋼的重點(diǎn)在淬透性上，與35MnBM比較取消了V同時(shí)增加Cr，使其具有更高的淬透性。

根據(jù)淬透性的理論計(jì)算公式及以往的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，確定出化學(xué)成分的內(nèi)控，并在VD后按AL、Ti、B順序精調(diào)成分，先用Al降低鋼中氧、碳，再用Ti固定鋼中的氮，使硼能充分溶解在鋼中增加酸溶硼的含量，發(fā)揮硼提高淬透性的作用。

圖1 35CrMnBH鋼不同位置淬透值

如圖1為10組35CrMnBH鋼不同位置淬透值。淬透性完全滿足用戶的使用要求。

2.2 晶粒度

選取10組不同位置試樣檢驗(yàn)晶粒度，晶粒度級(jí)別如圖2所示。

圖2 35CrMnBH鋼晶粒度

由于在鋼中添加的Al、Ti元素與碳、氧、氮形成的化合物彌散分布在晶界上，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的，使該鋼的晶粒度穩(wěn)定的控制在7～8級(jí)。

2.3 低倍組織

檢驗(yàn)低倍組織中心疏松、一般疏松、中心偏析平均在0～1級(jí)之間，無(wú)一般點(diǎn)狀偏析和邊緣點(diǎn)狀偏析，無(wú)法紋。

3 完善成分設(shè)計(jì)

用戶在加工調(diào)質(zhì)處理過(guò)程中零件出現(xiàn)淬火裂紋。經(jīng)計(jì)算在不影響鏈軌節(jié)的使用性能及壽命的條件下，降低Mn、Cr元素含量調(diào)整淬透性指標(biāo)來(lái)避免淬火裂紋。最終確定的化學(xué)成分Mn控制在0.55～0.85，Cr控制在0.85～1.05，其它成分不變。按照完善后的成分為用戶提供的產(chǎn)品用戶在后續(xù)的調(diào)質(zhì)處理過(guò)程中解決了零件的淬火裂紋問題，并且產(chǎn)品完全滿足了用戶的使用要求。

4 結(jié)語(yǔ)

采用電弧爐冶煉 LF+VD 精煉，C、Si、Mn、Cr、B、P、S、Al等成分均控制在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，同時(shí)采用合理的冶煉、連鑄、連軋工藝，保證了產(chǎn)品符合技術(shù)條件的要求。新研制的35CrMnBH鋼從成分設(shè)計(jì)、生產(chǎn)試制、檢驗(yàn)及應(yīng)用研究的結(jié)果表明，生產(chǎn)工藝路線合理、技術(shù)措施得當(dāng)，滿足了用戶要求，是具有高機(jī)械性能窄淬透性帶，高純凈度、細(xì)晶粒度的新型鏈軌節(jié)用鋼，其各項(xiàng)技術(shù)性能均已達(dá)到預(yù)定要求，已批量供貨。