本發明屬于冶金技術領域，尤其是一種履帶鏈軌節用35mnbm鋼及其制備方法。

　　背景技術

　　近幾年，我國工程機械行業得到了迅速發展，履帶鏈軌節是挖掘機設備重要組成部分，是易磨損、易斷裂零件。鏈軌節作為履帶行走裝置中重要的組成部分，在工作過程中不僅承受整臺機器的重量以及驅動輪對它的驅動力，轉向過程中還要承受支重輪的側向力作用，挖掘機運行在凹凸不平的道路時還會使鏈軌節承受沖擊載荷。這就造成一旦鏈軌節發生失效破壞，則整臺機器就無法繼續工作。因為鏈軌節外形不規則，各部位尺寸不同，在熱處理時經常會發生淬裂現象，造成廢品率較高，不利于降低挖掘機制造成本。鏈軌節需要材料具有高的淬透性，同時對材料不同位置端淬值有較高的要求，尤其距表面1.5mm處硬度大于或等于hrc50～58，指距表面13mm處硬度大于或等于hrc40～50，指距表面19mm處硬度大于或等于hrc32～40。鏈軌節用35mnbm鋼還要求有細的晶粒度，一般要求大于或等于5級，以提高鏈軌節的韌性和避免鏈軌節在熱處理時的淬火裂紋。因此研究鏈軌節35mnbm用鋼發展和推廣應用，對于節約合金資源，提高產品的機械性以及提高經濟效益，具有重要的實際意義。

　　技術實現要素：

　　本發明要解決的技術問題是提供一種性能好的履帶鏈軌節用35mnbm鋼；本發明還提供了一種履帶鏈軌節用35mnbm鋼的制備方法。

　　為解決上述技術問題，本發明所采取的其化學成分及質量百分含量為：c0.33%～0.36%、si0.22%～0.28%、mn1.30%～1.40%、cr0.19%～0.23%、mo≤0.015%、ni≤0.10%、al0.020%～0.030%、p≤0.020%、s≤0.020%、cu≤0.10%、b0.0020%～0.0030%、ti0.03%～0.04%，ti/n≥4，余量為fe和不可避免的雜質。

　　本發明各成分的功能機理為：

　　c：碳含量是材料的一項重要指標。當鏈軌節鋼含碳量超過0.40%時，鋼的韌性較差，容易出現淬火裂紋；當含碳量在0.30%以下時，由于淬火硬度較低，故耐磨性較差；當含碳量在0.33%～0.36%時，其抗拉強度較高，具有理想的力學性能，因此碳含量設定為0.33%～0.36%。

　　mn：錳和鐵形成固溶體，提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強度；同時又是碳化物形成元素，進入滲碳體中取代一部分鐵原子。錳在鋼中由于降低臨界轉變溫度，起到細化珠光體的作用；也間接地起到提高珠光體鋼強度的作用；錳穩定奧氏體組織的能力僅次于鎳，也強烈增加鋼的淬透性。錳是強烈增加淬透性且價格便宜的一種元素。國家標準中同類型鋼的錳含量為1.3%～1.40%，經固溶處理后有良好的韌性，當受到沖擊而變形時，表面層將因變形而強化，具有高的耐磨性。錳與硫形成熔點較高的mns，可防止因fes而導致的熱脆現象。錳有增加鋼晶粒粗化的傾向和回火脆性敏感性。考慮到鏈軌節形狀復雜，錳含量高容易引起熱處理裂紋，所以適當降低了錳含量，最后設定為1.30%～1.40%。

　　b：硼是鋼中另外一個重要元素。硼可以提高材料的淬透性，同時適量硼元素可以改善材料的屈服強度、抗拉強度、疲勞強度和耐磨性。鋼材中錳與硼同時加入，可以提高材料的耐磨性能；高錳鋼容易發生裂紋現象，壽命比較短，加入硼元素，在低沖擊載荷作用下，材料的硬度可以提高約50hrc，使用壽命可以提高2倍左右。硼是35mnbm中重要一個元素，它的發展和推廣應用，對于節約合金資源，提高機械性能以及提高經濟效益，有著重要作用。因此b的設定含量為0.0020%～0.0030%。

　　cr：鉻提高材料的強度和硬度，通過減緩奧氏體的分解速度來提高淬透性，并可在滲碳表面形成含鉻碳化物以提高耐磨性。含量超12%時，使鋼有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性介質腐蝕的作用。還增加鋼的熱強性，鉻為不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金元素。cr的設定含量為0.19%～0.23%，由于鉻使鋼的熱導率下降，熱加工時要緩慢升溫，鍛、軋后要緩冷。

　　mo：鉬對鐵素體有固溶強化作用，同時也提高碳化物的穩定性，因此可以提高鋼的強度。鉬對改善鋼的延展性和韌性以及耐磨性起到有利作用。鉬在鋼中能提高淬透性，能使較大斷面的零件淬深、淬透，提高鋼的抗回火性或回火穩定性，使零件可以在較高溫度下回火，從而更有效地消除（或降低）殘余應力，提高塑性，但是mo含量過多會增大晶間腐蝕傾向。mo的設定含量為≤0.015%。

　　si：硅能溶于鐵素體和奧氏體中提高鋼的硬度和強度，其作用僅次于磷，較錳、鎳、鉻、鎢、鉬和釩等元素強。通過提高退火、正火和淬火溫度，來提高亞共析鋼淬透性。但含硅超過3%時，將顯著降低鋼的塑性和韌性。硅能提高鋼的彈性極限、屈服強度和屈服比(σs/σb)，以及疲勞強度和疲勞比(σ-1/σb)等，si的設定含量為0.22%～0.28%。

　　s：硫在鋼中偏析嚴重，容易形成夾雜物，不利于改善鋼水純凈度；在高溫下，降低鋼的塑性，是一種有害元素。它以熔點較低的fes的形式存在；單獨存在的fes的熔點只有1190℃，而在鋼中與鐵形成共晶體的共晶溫度更低，只有988℃。當鋼凝固時，硫化鐵析集在原生晶界處；鋼在1100～1200℃進行軋制時，晶界上的fes就將熔化，會大大地削弱晶粒之間的結合力，導致鋼的熱脆現象。s的設定含量為s≤0.020%。

　　p：磷是鋼中有害雜質之一。含磷較多的鋼，在室溫或更低的溫度下使用時，會偏析嚴重、容易脆裂，稱為冷脆；顯著的降低鋼的塑性和韌性。磷是有害元素，應嚴加控制，p的設定含量為≤0.020%。

　　ti：鈦為強碳化物及氮化物形成元素，其氮化物可以組織奧氏體晶粒長大，提高晶粒粗化溫度。ti在硼鋼中主要作用是固氮，發揮有效硼的作用，提高材料的淬透性。ti的設定含量為0.03%～0.04%。

　　al：鋁在鋼中能形成氧化物、氮化物等；能阻止奧氏體晶粒長大，提高晶粒粗化溫度，細化晶粒。而al含量較高時，會從材料的金相組織中發現其晶粒間有很多的aln雜質。該雜質降低了晶粒間的邊界強度，對材料的沖擊韌性和塑性也有影響，在循環載荷作用下，含有雜質處容易產生微觀裂紋。這就要求在零部件的制造過程中應注意避免引入雜質，以免降低結構的強度。al的設定含量為0.020%～0.030%。

　　本發明方法其包括轉爐冶煉、lf精煉、vd真空精煉、連鑄、加熱和軋制工序，所述vd真空精煉工序：vd破空后喂線及合金化：先加入ti線，再軟吹3～5分鐘，然后加入casi線和feb；

　　所述連鑄工序：澆注溫度控制在1618～1658℃，控制澆注速度；連澆包過熱度為15～30℃，連鑄拉坯速度為0.7～0.8m/min；

　　所述加熱工序：均熱溫度為1170～1240℃，在爐加熱時間為2～2.5h；

　　所述軋制工序：開軋溫度為1090～1150℃，終軋溫度950～1000℃。

　　本發明方法所述轉爐冶煉工序：出鋼中碳含量≥0.08wt%，p含量≤0.015wt%。

　　本發明方法所述lf精煉工序：精煉過程全程吹氬，氬氣壓力為0.1～1.5mpa、流量為10～60nl/min。

　　本發明方法所述vd真空精煉工序：真空度≤67pa，保持8～13min。

　　采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本發明通過成分控制，能降低鋼中的夾雜物，提高鋼水的潔凈度，鑄坯的軋制質量得到有效地提高；本發明中ti/n≥4，ti在硼鋼中主要作用是固氮，從而能發揮有效硼的作用，提高材料的淬透性。

　　本發明方法通過工藝控制，能有效的提高鏈軌節用鋼的淬透性能，提升鏈軌節性能和質量。

　　具體實施方式

　　下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

　　實施例：本履帶鏈軌節用35mnbm鋼的制備方法采用下述具體工藝。

　?。?）化學成分：各實施例履帶鏈軌節用35mnbm鋼的化學成分組成及質量百分含量見表1。

　　表1：各實施例35mnbm鋼的化學成分

　　（2）本履帶鏈軌節用35mnbm鋼的制備方法采用頂底復吹轉爐+lf(爐外精煉)+vd工藝冶煉，連鑄澆注鑄坯-加熱-軋制成材工藝生產鋼材。各工序工藝如下所述：

　　a、轉爐冶煉工序：出鋼中碳含量≥0.08wt%，p含量≤0.015wt%。

　　b、lf精煉工序：精煉過程全程吹氬，氬氣壓力為0.1～1.5mpa、流量為10～60nl/min。

　　c、vd真空精煉工序：真空度≤67pa，保持8～13min；vd破空后喂線及合金化，可以提高合金收得率：先加入ti線，再軟吹3～5分鐘，然后加入casi線和feb，確?；瘜W成分符合設計要求。

　　d、連鑄工序：澆注溫度控制在1618℃～1658℃，控制澆注速度，可保證對鋼的高倍、低倍、發紋的要求；連澆包過熱度為15℃～30℃，連鑄拉坯速度為0.7～0.8m/min，可以較好控制連鑄坯的低倍質量。

　　e、加熱工序：均熱溫度為1170℃～1240℃，在爐加熱時間為2h～2.5h，使連鑄坯內外溫度均勻，滿足軋制溫度要求。

　　f、軋制工序：開軋溫度為1090℃～1150℃，終軋溫度950℃～1000℃。軋制類型為奧氏體再結晶控制軋制（又稱為ⅰ型控制軋制或常規軋制），在奧氏體變形過程中和變形后自發產生奧氏體再結晶的區域中軋制，一般溫度較高，在1000℃以上。在奧氏體變形過程中產生動態再結晶，在奧氏體變形后發生靜態再結晶。前者一般要求在溫度高而變形速度較慢的條件下產生，而且要求超過動態再結晶臨界變形量。靜態再結晶發生條件是變形量要超過靜態再結晶臨界變形量。因此，要通過反復變形再結晶，細化奧氏體晶粒。

　　各實施例轉爐冶煉、lf精煉和vd真空精煉工序的具體工藝參數見表2；各實施例連鑄、加熱和軋制工序的具體工藝參數見表3。

　　表2：各實施例煉制過程的具體工藝參數

　　表3：各實施例制備過程的具體工藝參數

　?。?）各實施例履帶鏈軌節用35mnbm鋼端淬值檢驗見表4。

　　表4：各實施例35mnbm鋼的端淬值

　　由表4可以看出，本方法所得鏈軌節用35mnbm鋼端淬值滿足淬透性要求。

　　技術特征：

　　技術總結

　　本發明公開了一種履帶鏈軌節用35MnBM鋼及其制備方法，其化學成分及質量百分含量為：C?0.32%～0.36%、Si?0.15%～0.30%、Mn?1.10%～1.40%、Cr?0.15%～0.25%、Mo≤0.015%、Ni≤0.20%、Al?0.015%～0.065%、P≤0.025%、S≤0.025%、Cu≤0.25%、B?0.0005%～0.0030%、Ti?0.02%～0.065%、Ti/N≥4、O≤20ppm、N≤80ppm，余量為Fe和不可避免的雜質。本35MnBM鋼通過成分控制，能降低鋼中的夾雜物，提高鋼水的潔凈度，鑄坯的軋制質量得到有效地提高；本發明中Ti/N≥4，Ti在硼鋼中主要作用是固氮，從而能發揮有效硼的作用，提高材料的淬透性。本方法通過工藝控制，能有效的提高鏈軌節用鋼的淬透性能，提升鏈軌節性能和質量。

　　技術研發人員：郭曉霞;趙杰;趙亮;李志豪;李雙居;丁輝;華祺年;劉軍會;楊進航;戴觀文;席軍良;張國濤;蔡振雷;丁志軍;霍彥鵬;張曉輝;王府寶

　　受保護的技術使用者：石家莊鋼鐵有限責任公司

　　技術研發日：2018.07.17

　　技術公布日：2018.12.14