[发明专利]一种降低合金结构钢淬透性的工艺方法及合金结构钢

说明书

本发明涉及钢合金材料加工技术领域，具体涉及一种降低合金结构钢淬透性的工艺方法及合金结构钢。本发明通过控制合金结构钢中硼质量百分含量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真空精炼过程中，通过吹氮工艺，多余的N易与B结合形成BN，将钢中的有效硼转化为无效硼，降低B对材料的淬透性影响，降低J15点的淬透性，提高钢材的综合性能，使得制备的合金钢符合支重轮体用合金结构钢塑性和韧性的性能要求。

技术领域

本发明涉及钢合金材料加工技术领域，具体涉及一种降低合金结构钢淬透性的工艺方法及合金结构钢。

背景技术

合金结构钢由于具有合适的淬透性，经适宜的金属热处理后，显微组织为均匀的索氏体、贝氏体或极细的珠光体，因而具有较高的抗拉强度和屈强比，较高的韧性和疲劳强度，和较低的韧性-脆性转变温度，可用于制造截面尺寸较大的机器零件。

例如支重轮是履带式工程机械底盘四轮一带中的一种，它的主要作用是支撑着挖掘机与推土机的重量，让履带沿着轮子前进。由轮体、支重轮轴、轴套、密封圈、端盖等相关部件构成。支重轮轮体轨道面承受频繁的冲击载荷，容易出现挤压变形，使轮体轨道面延伸成圆锥形状，因此为了提高支重轮轮体的耐磨性，选择轮体材料多为40Mn2合金结构钢，主要成分特征设计为：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％，其余为Fe和不可避免的杂质。为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，导致材料内部淬透性过高，降低了材料内部塑性、韧性。由于Mn含量高，增加了轧制过程中钢坯在加热时的裂纹热敏感性，增加钢材表面裂纹发生的几率，生产过程中加入Ti细化晶粒，防止表面裂纹的发生。

支重轮轮体采用锻造方式成型，成型后对轮体毛坯进行调质处理，硬度达到26～32HRC，以保持轮体内部具有较高的强度、塑性、韧性和综合机械性能。轮体表面进行淬火处理，以提高支重轮轨道面的硬度、耐磨性，淬火硬度为50～58HRC，淬硬层深度为6～12mm，这样轨道面硬度与链轨节硬度(48～58HRC)基本接近。

钢材生产厂家以末端淬透性来衡量钢材淬火后的硬度分布。末端淬透性是从一端进行冷却，一端相当于水冷，另一端相当于空冷，由于材料的规格大小相同，冷却状态相同。其端淬对应的数据是此种材料的反映在不同冷却速度下硬度。

用户对40Mn2材料末端淬透性J15点的要求为≤40HRC，而在40Mn2生产检测过程中，末端淬透性J15点的硬度值达到45-50HRC，满足不了支重轮轮体内部塑性、韧性的性能要求。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种降低合金结构钢淬透性的工艺方法。

同时，本发明的目的还在于提供一种合金结构钢，具有低的淬透性，符合支重轮体用合金结构钢塑性和韧性的性能要求。

一种降低合金结构钢淬透性的工艺方法，控制B质量百分含量≤0.0002％，Ti质量百分含量与N质量百分含量比小于3.42。

本发明合金结构钢生产过程中对生产原料及钢包要求如下：

(1)使用帘线废钢或碳素废钢，禁止使用含B废钢。

(2)含B钢使用的钢包必须周转两次以上方可使用。

(3)使用合金为：低硼金属锰或低硼低碳锰铁(B≤25ppm)、低硼中碳铬铁(B≤20ppm)、低硼硅铁(B≤75ppm)等低硼合金。

进一步的，控制N质量百分含量为0.0060-0.0090％。

进一步的，控制Ti质量百分含量为0.010-0.020％。