[發明專利]一種低碳合金鋼及銷軸及其制備方法

有效

• 申請號: 202110863532.8
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113584264B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 范匯吉;陳波;晁月雨
• 申請（專利權）人: 江蘇徐工工程機械研究院有限公司
• 主分類號: C21D1/18
• 分類號: C21D1/18;C21D1/28;C21D6/00;C21D8/06;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/50;C22C38/60;F16C11/04
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 梁文惠

本發明涉及一種低碳合金鋼的制備方法，包括以下步驟：(1)獲得原料軋鋼；(2)對上一步的產品進行正火處理；(3)對上一步的產品進行淬火處理；(4)對上一步的產品進行低溫回火處理；所述原料軋鋼的化學組成包括：C：0.16％～0.19％，Mn：0.8％～1.2％，Si≤0.30％，Ni：0.05％～0.15％，Cr：0.20％～0.40％，Cu：≤0.02％，Mo：0.40％～0.60％，V：0.08％～0.15％，N：0.008％～0.015％，Ti：≤0.008％，Al：≤0.05％，P：≤0.05，S≤0.05％，余量為Fe和不可避免的雜質。

技術領域

本發明屬于鋼材料領域，具體涉及一種低碳合金鋼及銷軸及其制備方法。

背景技術

銷軸是工程機械設備中常見的連接鉸接件，工程機械設備具有自重大、高承載的特性，且工作中長期處于泥沙、粉塵等惡劣環境中，因此工程機械對配套銷軸性能的要求較高，除承載能力滿足要求，還要求其具有優異的耐磨性能。同時，為了滿足輕量化的設計要求，銷軸的強度也有更高的要求。此外，工程機械銷軸為了實現固定、美觀等效果，通常需要焊接處理，因此對銷軸材質焊接性有一定要求。

工程機械銷軸多采用45、40Cr、42CrMo、45B等材質圓鋼，經正火、粗加工、淬火+高溫回火、精加工、表面處理(鍍鉻、感應淬火、QPQ等)后，獲得基體綜合力學性能優良、表面高耐磨的銷軸，銷軸屈服強度在600～800MPa之間。

為了獲得更高強度的銷軸，滿足重載設計和輕量化發展要求，本發明擬采用一種低碳高強度低合金鋼材質制備銷軸。通過調整合金元素含量，采用淬火+低溫回火工藝，獲得低碳馬氏體組織，在保證耐磨性的前提下，顯著提升銷軸強度。目前該工藝方法多應用于具有良好焊接性能的超高強鋼板和耐磨板的制備。

發明內容

發明人已知，相關技術的鋼材料機械銷軸多選用正火態中碳低合金圓鋼，如45號鋼、40Cr鋼、42CrMo鋼、45B鋼等，依次經過機加工、調質(淬火+高溫回火)處理、精加工、表面處理(鍍鉻、感應淬火、淬火拋光淬火(QPQ)處理)獲得成品銷軸。

發明人首次認識到，對于現有45、40Cr、42CrMo、45B等材質銷軸，基體經調質處理，整體硬度在25～35HRC之間，顯微組織為回火索氏體，屈服強度在600～800MPa之間。這些銷軸基體硬度不高，為了提高耐磨性必須進行表面強化處理，如鍍鉻、感應淬火、QPQ處理等。另外，對一些重載連接部位，由于現用銷軸強度受限，往往需要通過增加銷軸直徑來滿足承載設計要求，無法滿足輕量化要求。

本公開提供一種高強度耐磨銷軸，其能滿足重載部位設計要求，而且能夠滿足輕量化要求。

在一些方面，本公開提供一種低碳合金鋼的制備方法，包括以下步驟：

(1)獲得原料軋鋼；

(2)對上一步的產品進行正火處理；

(3)對上一步的產品進行淬火處理；

(4)對上一步的產品進行低溫回火處理；

所述原料軋鋼的化學組成包括：

C：0.16％～0.19％，Mn：0.8％～1.2％，Si≤0.30％，Ni：0.05％～0.15％，Cr：0.20％～0.40％，Cu：≤0.02％，Mo：0.40％～0.60％，V：0.08％～0.15％，N：0.008％～0.015％，Ti：≤0.008％，Al：≤0.05％，P：≤0.05，S≤0.05％，余量為Fe和不可避免的雜質。

在一些實施方案中，原料軋鋼為熱軋鋼(再結晶溫度以上軋制)。

在一些實施方案中，原料軋鋼的化學組成特征在于以下一項或多項：

C：0.17wt％～0.19wt％；