[发明专利]一种中碳低合金结构钢及其热处理工艺和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于履带式机械承重轮体的中碳低合金结构钢以及该结构钢的热处理工艺和装置。

背景技术

承重轮广泛应用在工程机械、农业机械、石油机械、煤矿机械、拖拉机等履带式行走机械的底盘中，主要用于支撑机械的重量及工作负载，同时，把直线运动转化为承重轮体的回转运动，从而减小摩擦损失。

目前，主要的轮体热处理工艺，如：采用中碳锰钢为材料，使用火焰淬火，感应淬火或者是整体加热局部冷却淬火的强化方法，这种热处理工艺生产的轮体具有淬硬层的深度较浅、硬度梯度大、使用寿命低等缺点。

发明内容

本发明提供一种中碳低合金结构钢及其热处理工艺和装置，以提高生产而成的承重轮体的韧性、抗冲击性以及延长其使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明提供一种中碳低合金结构钢，所述的中碳低合金结构钢的化学组成按其质量分数计为：

C   0.33%～0.37%；

Si  0.2%～0.3%；

Mn  1.25%～1.5%；

Cr  0.25%～0.5%；

Ti  250ppm～500ppm；

B   5ppm～30ppm；

N   50ppm～120ppm；

其余为Fe和不可避免的残留元素。

较佳地，还包括S和P，所述S和P所占质量分数的总量计小于0.03%。

本发明还提供了一种上述的中碳低合金结构钢的热处理工艺，包括强烈淬火、冷却以及余热回火，所述强烈淬火的温度为840℃～900℃，所述余热回火的温度为200℃～280℃。

较佳地，所述冷却步骤中的综合表面换热系数大于15000W/m²K。

较佳地，所述冷却步骤采用出炉空冷后采用强烈淬火方式。

较佳地，所述出炉空冷后采用强烈淬火方式将断面心部温度降至MS点后，降低冷却强度，进入余热回火步骤。

较佳地，通过氧化法降低P的含量。

本发明还提供了一种上述的热处理工艺采用的热处理装置，包括水槽，所述水槽内设有用于检测温度和浓度的检测装置，所述水槽的侧壁及底部分别设有搅拌装置。

较佳地，所述搅拌装置与检测装置分别连接至水槽外的控制器。

较佳地，所述水槽内还设有流量检测装置、压力检测装置以及反馈装置，所述流量检测装置、压力检测装置以及反馈装置分别与所述控制器相连。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的中碳低合金结构钢，通过适当降低C的含量，来降低碳当量，从而降低焊接与热处理时的开裂倾向；同时添加Mn及Cr，来实现对淬透性的复合增加，在此基础上添加了B，降低珠光体的形核率，提高了淬透性，同时也提高了钢材的机械性能；还添加了适量的Ti，通过Ti与钢中的N提前结合，形成TiN，使B能够有效进入奥氏体中，提高有效B的含量，由于Ti和B的作用还可以使晶粒细化。

本发明提供的中碳低合金结构钢的热处理工艺，采用强烈淬火方法，使轮体的整个断面的硬度均转变为马氏体，利用余热回火来控制最终的强韧性，具有抗冲击，耐磨及使用寿命长等优点。

本发明提供的中碳低合金结构钢的热处理工艺采用的热处理装置，通过在水槽的底部及侧面增加搅拌装置，对淬火液的温度及浓度，流量及压力进行实时监控，并自动调节，稳定了冷却性能。

附图说明

图1为本发明一具体实施方式的淬透性曲线对比图；

图2为本发明一具体实施方式的热处理工艺的加热温度随时间变化的曲线图；

图3为本发明一具体实施方式的中碳低合金结构钢的热处理装臵的结构示意图。

图中：100-工件、110-水槽、120-搅拌装臵。

具体实施方式

为了更详尽的表述上述发明的技术方案，以下列举出具体的实施例来证明技术效果；需要强调的是，这些实施例用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。

实施例1～3中碳低合金结构钢的化学成分如下表：

表1本发明中的中碳低合金结构钢的化学成分控制