一種v級鏈條用合金鋼及其熱處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及鏈條用鋼領(lǐng)域，具體地說就是一種高強度低成本的V級鏈條用合金鋼 及其熱處理方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 圓環(huán)鏈條主要適用于采礦、船舶等領(lǐng)域的起重、吊裝和運輸?shù)?，主要產(chǎn)品有礦用圓 環(huán)鏈、系泊鏈和起重萌蘆用短環(huán)鏈，分別對應(yīng)不同的標(biāo)準(zhǔn)和不同的質(zhì)量等級標(biāo)記方法，如礦 用圓環(huán)鏈的質(zhì)量等級記為B、C、D級（GB/T 12718)，系泊鏈質(zhì)量等級記為R3、R4級（GB/T 20848)，而起重萌蘆用短環(huán)鏈按質(zhì)量等級分別記為M、P、S、T和V級（GB/T 20946)。隨著我 國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，機械化程度越來越高，對圓環(huán)鏈條的質(zhì)量提出了更高的要求，而國內(nèi)現(xiàn) 有鏈條材料已無法滿足時代發(fā)展的需要。
[0003] 起重萌蘆用短環(huán)鏈目前國內(nèi)仍處于T級水平（對應(yīng)的鏈條破斷應(yīng)力為800N/mm2， 又稱80級鏈條），采用的材料有20Mn2合金鋼（GB/T 3077)。20Mn2合金鋼的抗拉強度偏 低，不能滿足更高級別短環(huán)鏈（如：V級鏈條，又稱100級鏈條）的強度要求。雖然在GB/T 20946中列出了破斷應(yīng)力為lOOON/mm2的V級短環(huán)鏈，但這僅是驗收總則，國內(nèi)還沒有關(guān)于 V級短環(huán)鏈的具體標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)材料。
[0004] 目前國內(nèi)市場上的V級短環(huán)鏈均是進(jìn)口，采用的標(biāo)準(zhǔn)是EN818和JISB8812。因此， 國內(nèi)的V級起重用短環(huán)鏈的相關(guān)材料和標(biāo)準(zhǔn)仍處空白，研制和開發(fā)高品質(zhì)低成本的V級起 重用圓環(huán)鏈用材料顯得迫在眉睫，這樣不僅可以打破V級圓環(huán)鏈對進(jìn)口的依賴，同時也能 促進(jìn)行業(yè)發(fā)展以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建立。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種高強度低成本的V級鏈條用合金鋼及其熱處理方法，該 合金鋼的力學(xué)性能能夠滿足V級鏈條標(biāo)準(zhǔn)（EN818和JISB8812)規(guī)定的性能要求，而其中合 金元素的含量如Ni、Mo和Cr均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，從而解決國內(nèi)行業(yè)空白。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0007] -種V級鏈條用合金鋼，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，該合金鋼的成分為：C 0. 20~0. 28、Si 0· 15 ~0· 35、Ni 0· 4 ~L 2、Mn 0· 8 ~L 5、Cr 0· 35 ~（λ 65、Mo 0· 15 ~（λ 35、A1 0· 025 ~ 0· 035、0〈（V+Nb)彡 0· 15、S 彡 0· 010、P 彡 0· 010, Fe 余量。
[0008] 所述的V級鏈條用合金鋼，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，優(yōu)選的合金鋼的成分為：CO. 22~ 0. 27、Si 0. 15 ~0. 25、Ni 0. 5 ~1. 0、Mn 1. 0 ~1. 4、Cr 0. 45 ~0. 55、Mo 0. 15 ~0. 25、 Al 0· 025 ~0· 035、0〈（V+Nb)彡 0· 10、S 彡 0· 010、P 彡 0· 010, Fe 余量。
[0009] 所述的V級鏈條用合金鋼的熱處理方法，830~950°C保溫20~60min，水淬；然 后低溫回火，回火溫度為180~250°C，保溫20~60min。
[0010] 所述的V級鏈條用合金鋼的熱處理方法，熱處理完后合金鋼力學(xué)性能為：抗拉強 度1570~1660MPa，延伸率14~18 %。
[0011] 所述的V級鏈條用合金鋼的熱處理方法，采用該合金鋼編制的直徑Cln= IOmm鏈 條，熱處理完后經(jīng)測試，鏈條的破斷應(yīng)力為1020~1080N/mm2,總極限伸長率20~35%。
[0012] 本發(fā)明的設(shè)計思想如下：
[0013] 本發(fā)明屬于低合金高強度鋼，與20Mn2相比，提高了 C含量，為保證合金的韌性， Ni、Cr元素的含量適當(dāng)增加，同時適當(dāng)添加 Mo、V、Nb等強化元素，嚴(yán)格控制雜質(zhì)S、P含量。 其中，提高C的目的是為了提高材料的強度，以滿足V級鏈條對材料強度的要求，但C含量 不能過高，否則會嚴(yán)重影響材料的韌性和可焊性，對后續(xù)鏈環(huán)的焊接和鏈條的安全使用會 造成不利影響。Ni含量的添加可提高材料的韌性和延伸率，尤其是保證材料在低溫條件下 具有較好的沖擊韌性，以防脆性斷裂，因此相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)EN818和JISB8812對V級鏈條中Ni的 含量均做了最低要求，通常要求Ni含量不小于0. 4%。Ni成本高，因此在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的 前提下，盡量少添加以降低材料成本。Mo、Cr的添加不僅可以增加強度，同時還能提高材料 的淬透性和回火穩(wěn)定性，為滿足上述標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時從成本和韌性方面考慮，添加適量即 可。S、P雜質(zhì)元素的控制對提高韌性有利，同時可防止冷脆等不利影響，現(xiàn)在我國鋼鐵冶煉 水平已經(jīng)比較發(fā)達(dá)，通常S、P含量均能控制在比較理想的水平。V、Nb作為微合金化元素， 是強碳化物形成元素，少量的添加即可達(dá)到較好的析出強化效果，同時還能細(xì)化晶粒，對材 料的韌性也有利，V、Nb的添加不宜多，否則會損害材料的韌性，本發(fā)明中V、Nb單獨添加或 同時加入均可，但控制總量（V+Nb) <0.15%。為了獲得高的強度，對合金鋼進(jìn)行淬火處理 以獲得高強的馬氏體組織。對合金鋼進(jìn)行低溫回火，以獲得適當(dāng)?shù)捻g性和延伸率。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果如下：
[0015] 與現(xiàn)有20Mn2相比，本發(fā)明合金的強度有較大幅度的提高，但材料仍具有較好的 延伸率。例如：本發(fā)明合金鋼經(jīng)880°C保溫30min后水冷，然后采用200°C回火40min后，其 強度可達(dá)1640MPa，延伸率可達(dá)15. 5%。采用該合金鋼制成直徑dn= IOmm的盤條鋼，然后 編鏈、焊接、熱處理，最后進(jìn)行鏈條拉斷測試。結(jié)果表明，本發(fā)明合金鋼鏈條的拉斷試樣斷口 均在圓弧部位，破斷應(yīng)力為l〇55N/mm 2,極限伸長率為26%，這說明材料的焊接性能良好，未 在焊接處斷裂，同時破斷應(yīng)力和伸長率均滿足V級短環(huán)鏈的標(biāo)準(zhǔn)要求。
【具體實施方式】：
[0016] 下面的實施例將對本發(fā)明予以進(jìn)一步的說明，但并不因此而限制本發(fā)明。
[0017] 本發(fā)明實施例中，V級鏈條用合金鋼的冶煉方法如下：采用真空感應(yīng)爐冶煉，真空 澆鑄后得到20kg的鑄錠。將鋼錠鍛造成35mm厚板材，然后熱軋成12mm的板材，最后進(jìn)行冷 拔定型，實施例V級鏈條用鋼的成分如表1所示，成分差別主要在于V、Nb含量的不同。盤 條試樣熱處理制度為830~950°C保溫20~60min，水淬，然后低溫回火，回火溫度為180~ 230°C保溫20~60min。對實施例V級鏈條用鋼一共進(jìn)行了 16例熱處理試驗，各例的熱處 理制度如表2所示。對熱處理后的實施例V級鏈條用鋼進(jìn)行拉伸性能測試，測試結(jié)果列于 表2。從試驗結(jié)果可看出，四種成分合金之間的性能比較穩(wěn)定，說明V、Nb含量的變化對性 能影響不大，而奧氏體化溫度及時間對合金鋼的性能影響也較小?？傮w而言，回火溫度影響 較大，當(dāng)回火溫度提高到230°C時，強度普遍較低，延伸率則在17. 0%以上。
[0018] 表1本發(fā)明實施例V級鏈條用鋼的化學(xué)成分（wt. % )
[0019]
【主權(quán)項】
1. 一種V級鏈條用合金鋼，其特征在于，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，該合金鋼的成分為：c 0? 20 ~0? 28、Si 0? 15 ~0? 35、Ni 0? 4 ~I. 2、Mn 0? 8 ~I. 5、Cr 0? 35 ~0? 65、Mo 0? 15 ~ 0? 35、Al 0? 025 ~0? 035、0〈（V+Nb)彡 0? 15、S 彡 0? 010、P 彡 0? 010, Fe 余量。
2. 按照權(quán)利要求1所述的V級鏈條用合金鋼，其特征在于，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，優(yōu)選的合 金鋼的成分為：C 0? 22 ~0? 27、Si 0? 15 ~0? 25、Ni 0? 5 ~I. 0、Mn I. 0 ~I. 4、Cr 0? 45 ~ 0? 55、Mo 0? 15 ~0? 25、A1 0? 025 ~0? 035、0〈（V+Nb)彡 0? 10、S 彡 0? 010、P 彡 0? 010，F(xiàn)e 余 量。
3. -種權(quán)利要求1或2所述的V級鏈條用合金鋼的熱處理方法，其特征在于，830~ 950°C保溫20~60min，水淬；然后低溫回火，回火溫度為180~250°C，保溫20~60min。
4. 按照權(quán)利要求3所述的V級鏈條用合金鋼的熱處理方法，其特征在于，熱處理完后合 金鋼力學(xué)性能為：抗拉強度1570~1660MPa，延伸率14~18%。
5. 按照權(quán)利要求3所述的V級鏈條用合金鋼的熱處理方法，其特征在于，采用該合金鋼 編制的直徑dn= IOmm鏈條，熱處理完后經(jīng)測試，鏈條的破斷應(yīng)力為1020~1080N/mm2,總 極限伸長率20~35%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及鏈條用鋼領(lǐng)域，具體地說就是一種高強度低成本的V級鏈條用合金鋼及其熱處理方法。按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，該合金鋼的成分為：C0.20～0.28、Si0.15～0.35、Ni0.4～1.2、Mn0.8～1.5、Cr0.35～0.65、Mo0.15～0.35、Al0.025～0.035、0<(V+Nb)≤0.15、S≤0.010、P≤0.010，F(xiàn)e余量。該合金鋼的熱處理方法為：830～950℃保溫20～60min，水淬，然后低溫回火，回火溫度為180～250℃，保溫20～60min。熱處理完的合金鋼力學(xué)性能為：抗拉強度1570～1660MPa，延伸率14～18％。而采用該合金鋼編制的鏈條(直徑dn＝10mm)經(jīng)熱處理后測試，破斷應(yīng)力為1020～1080N/mm2，總極限伸長率20～35％。該合金鋼的力學(xué)性能能夠滿足V級鏈條標(biāo)準(zhǔn)(EN818和JISB8812)規(guī)定的性能要求，而其中合金元素的含量如Ni、Mo和Cr均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
【IPC分類】C21D1-18, C22C38-48, C22C38-46, C21D6-00
【公開號】CN104805371
【申請?zhí)枴緾N201510144933
【發(fā)明人】胡小鋒, 閆德勝, 戎利建, 韓仲景, 姜海昌, 趙明久
【申請人】中國科學(xué)院金屬研究所
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年3月30日