[發明專利]一種降低合金結構鋼淬透性的工藝方法及合金結構鋼

在審

• 申請號: 201910559266.2
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110218941A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 白瑞娟;王維;王清波;董戰利;劉宗輝;朱振國;虞學慶;趙新偉;毛擁軍
• 申請（專利權）人: 河南濟源鋼鐵（集團）有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/28;C22C38/32;C21C7/072;C21C7/10;C22C33/04
• 代理公司: 鄭州先風知識產權代理有限公司 41127
• 代理人: 王俊紅

本發明涉及鋼合金材料加工技術領域，具體涉及一種降低合金結構鋼淬透性的工藝方法及合金結構鋼。本發明通過控制合金結構鋼中硼質量百分含量B≤0.0002％，增加N含量，控制Ti：0.010?0.020％，N：0.0060?0.0090％，并控制ωTi/ωN小于3.42，RH真空精煉過程中，通過吹氮工藝，多余的N易與B結合形成BN，將鋼中的有效硼轉化為無效硼，降低B對材料的淬透性影響，降低J15點的淬透性，提高鋼材的綜合性能，使得制備的合金鋼符合支重輪體用合金結構鋼塑性和韌性的性能要求。

技術領域

本發明涉及鋼合金材料加工技術領域，具體涉及一種降低合金結構鋼淬透性的工藝方法及合金結構鋼。

背景技術

合金結構鋼由于具有合適的淬透性，經適宜的金屬熱處理后，顯微組織為均勻的索氏體、貝氏體或極細的珠光體，因而具有較高的抗拉強度和屈強比，較高的韌性和疲勞強度，和較低的韌性-脆性轉變溫度，可用于制造截面尺寸較大的機器零件。

例如支重輪是履帶式工程機械底盤四輪一帶中的一種，它的主要作用是支撐著挖掘機與推土機的重量，讓履帶沿著輪子前進。由輪體、支重輪軸、軸套、密封圈、端蓋等相關部件構成。支重輪輪體軌道面承受頻繁的沖擊載荷，容易出現擠壓變形，使輪體軌道面延伸成圓錐形狀，因此為了提高支重輪輪體的耐磨性，選擇輪體材料多為40Mn2合金結構鋼，主要成分特征設計為：C：0.37％-0.44％，Si：0.17-0.37％，Mn：1.40％-1.80％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr：0.08-0.18％，Ti：0.010-0.020％，其余為Fe和不可避免的雜質。為了提高材料的表面耐磨性，提高Mn含量，并增加Cr含量，但Mn和Cr都是提高淬透性元素，導致材料內部淬透性過高，降低了材料內部塑性、韌性。由于Mn含量高，增加了軋制過程中鋼坯在加熱時的裂紋熱敏感性，增加鋼材表面裂紋發生的幾率，生產過程中加入Ti細化晶粒，防止表面裂紋的發生。

支重輪輪體采用鍛造方式成型，成型后對輪體毛坯進行調質處理，硬度達到26～32HRC，以保持輪體內部具有較高的強度、塑性、韌性和綜合機械性能。輪體表面進行淬火處理，以提高支重輪軌道面的硬度、耐磨性，淬火硬度為50～58HRC，淬硬層深度為6～12mm，這樣軌道面硬度與鏈軌節硬度(48～58HRC)基本接近。

鋼材生產廠家以末端淬透性來衡量鋼材淬火后的硬度分布。末端淬透性是從一端進行冷卻，一端相當于水冷，另一端相當于空冷，由于材料的規格大小相同，冷卻狀態相同。其端淬對應的數據是此種材料的反映在不同冷卻速度下硬度。

用戶對40Mn2材料末端淬透性J15點的要求為≤40HRC，而在40Mn2生產檢測過程中，末端淬透性J15點的硬度值達到45-50HRC，滿足不了支重輪輪體內部塑性、韌性的性能要求。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種降低合金結構鋼淬透性的工藝方法。

同時，本發明的目的還在于提供一種合金結構鋼，具有低的淬透性，符合支重輪體用合金結構鋼塑性和韌性的性能要求。

一種降低合金結構鋼淬透性的工藝方法，控制B質量百分含量≤0.0002％，Ti質量百分含量與N質量百分含量比小于3.42。

本發明合金結構鋼生產過程中對生產原料及鋼包要求如下：

(1)使用簾線廢鋼或碳素廢鋼，禁止使用含B廢鋼。

(2)含B鋼使用的鋼包必須周轉兩次以上方可使用。

(3)使用合金為：低硼金屬錳或低硼低碳錳鐵(B≤25ppm)、低硼中碳鉻鐵(B≤20ppm)、低硼硅鐵(B≤75ppm)等低硼合金。

進一步的，控制N質量百分含量為0.0060-0.0090％。

進一步的，控制Ti質量百分含量為0.010-0.020％。