專利名稱：：履帶鏈軌銷軸用45bm鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于冶金
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種履帶鏈軌銷軸用45BM鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
：45BM屬硼鋼，稱為經(jīng)濟(jì)調(diào)質(zhì)鋼，是以錳、硼為基礎(chǔ)代替Cr，Ni鋼的一種低合金結(jié)構(gòu)鋼。鋼中加入微量硼能顯著提高淬透性，節(jié)約大量貴重元素，同時(shí)還可獲得優(yōu)良的機(jī)械性能。我國(guó)Cr,Ni資源緊缺，而硼資源豐富。因此，發(fā)展硼鋼意義重大。通常產(chǎn)品設(shè)計(jì)采用中碳鋼或中碳合金鋼，通過調(diào)質(zhì)處理后達(dá)到設(shè)計(jì)要求的力學(xué)性能指標(biāo)。獲得最終使用態(tài)的金相組織為回火索氏體組織。這種回火索氏體組織具有強(qiáng)度與塑性、韌性的良好配合。硼是極活潑元素之一，在鋼中能與殘留的氮、氧化合形成穩(wěn)定的夾雜物喪失其有益的作用，只有以固溶形式存在于鋼中的硼才能起到有益的作用。B元素可提高鋼的淬透性和抗疲勞性。近二十年來(lái)，硼作為微合金化元素在工程機(jī)械用合金鋼、低合金鋼領(lǐng)域中逐步推廣使用并取得了顯著效果。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明主要針對(duì)履帶鏈軌銷軸工作條件，發(fā)明一種高強(qiáng)度含硼鋼及其制備方法，主要解決了鋼的成分優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高力學(xué)性能。本發(fā)明的含硼鋼具有高淬透性、高強(qiáng)韌性、綜合性能優(yōu)異，屬于合金結(jié)構(gòu)鋼。履帶鏈軌銷軸用45BM鋼，其組成按重量百分?jǐn)?shù)為C:0.430.47%Ti:Si:0.170.35%Cr:Mm0.600.80%Cu:0.0200.060%0.010.20%0.010.20%0.010.20%0.0100.060%B:0.00050.0030%Ni:P:0.0050.025%Al:S:0.0010.020%0:5X10_620X10_6余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)之一在于成分的優(yōu)化設(shè)計(jì)。Ti在硼鋼中不作為合金元素考慮，主要用于固氮，以保證硼的淬透性得以發(fā)揮。為控制co(Bsol)，通常加入與氧有較強(qiáng)親和力的元素，如A1、Ti等，控制鋼中"(Alsol)為0.060.08%能有效控制"(Bsol)，但考慮連鑄工藝的可操作性，加鈦固氮比較可行。另外A1含量低，Ti不能充分與氮結(jié)合，不能起到保護(hù)"(Bsol)的作用。因此，設(shè)計(jì)B:0.00080.0020%，Ti:0.0200.045%，Al:0.0150.050%。優(yōu)選的，履帶鏈軌銷軸用45BM鋼，其組成按重量百分?jǐn)?shù)為C:0.440.46%Ti:0.0200.045%Si:0.250.30%Cr:0.010.20%Mn:0.700.80%Cu:0.010.20%B:0.00080.0020%Ni:0.010.20%P:0.0050.025%Al:0.0150.050%S:0.0010.020%0:5X10—620X10—6余為Fe和不可避免的雜質(zhì)本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)之一在于合理的合金化工藝，目的是保證鋼中有效硼的含量。鋼中的硼(B全)可用下式表示-B全二B固+B(Fe3(CB))+B(Fe23(CB)6)+B(BN)+B(BOx)式中，B固為固溶硼，B(Fe3(CB))+B(Fe23(CB)6)為酸溶硼，B(BN)和B(BOx)為酸不溶硼。酸不溶硼的產(chǎn)生是由于煉鋼時(shí)脫氧與固氮不足引起的，對(duì)鋼的淬透性無(wú)益，又叫無(wú)效硼。在電爐冶煉生產(chǎn)錳硼鋼時(shí),因硼是極活潑元素之一,在鋼中能與殘留的氮、氧化合形成穩(wěn)定的夾雜物而喪失其有益的作用,B元素與N2、02元素反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化見表l，從表1可以看出,在電爐加精煉爐煉鋼系統(tǒng)中,B元素可與N2、02元素反應(yīng)生成化合物，因此為保證鋼中酸溶硼的含量,應(yīng)盡量減少鋼中的N2、02元素含量。表lB元素與N2，02元素反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能反應(yīng)式-A/Calmo1—1B/Calmol-1士kCal2B(s)+3/202(g)=B203(L)29563050.411B(s)+l/2N2(g)=BN(s)6060021.400.5在煉鋼溫度范圍內(nèi)，溶于鐵液內(nèi)元素的直接氧化標(biāo)準(zhǔn)自由能(AF")見圖l。從圖l中可看出，在煉鋼的溫度范圍內(nèi)，B元素的氧化能力僅次于鋁和鈦元素；氮與各金屬元素形成氮化物的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯能圖見圖2，由圖可見，鈦、鋁、硼與氮能形成穩(wěn)定的氮化物。它們的穩(wěn)定性隨溫度的下降而增加；并且A1N、TiN較BN更穩(wěn)定。因此為保證鋼中"有效硼"的含量，應(yīng)合理的安排各種合金料的加入量及順序，釆用在還原后的鋼水中，加鋁終脫氧、加鈦固定氮、VD脫真空處理后加硼鐵合金化工藝。履帶鏈軌銷軸用45BM鋼的制備方法，在保證鋼的化學(xué)成分符合要求的情況下，進(jìn)行如下步驟(1)冶煉及合金化——電爐冶煉、出鋼，LF爐外精煉，VD真空脫氣處理；在還原后的鋼水中，依次加鋁終脫氧、加鈦固定氮、VD脫真空處理后加硼鐵合金化，確?；瘜W(xué)成分符合設(shè)計(jì)要求，(2)澆注——采用連鑄澆注鑄坯，控制連鑄中間包過熱度為203(TC，控制澆注速度，連鑄拉坯速度為0.901.20m/min，保證鑄坯質(zhì)量，(3)軋制一一鋼坯在加熱爐的均熱溫度為U80122(TC，加熱時(shí)間為2.53h，開軋溫度U001150。C，終軋溫度8501000。C。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案的有下列優(yōu)點(diǎn)-(1)本發(fā)明鋼通過優(yōu)化設(shè)計(jì)Al—Ti一B微量元素成分，有效控制鋼中有效硼含量，控制窄淬透性，提高鋼的熱處理特性和力學(xué)性能。(2)另外，通過優(yōu)化合金化工藝，提高硼的收得率和有效硼成分精確控制。通過有效的合金化工藝，實(shí)際鋼中B含量波動(dòng)控制在3卯m,8元素的收得率在65°/。75%范圍內(nèi)，工藝控制較穩(wěn)定。圖1為溶于鐵液內(nèi)元素直接氧化的AFG;其中橫坐標(biāo)為溫度，單位K;縱坐標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能，單位J圖2為氮化物的AG9—T圖AGe=RTlnpN2,J/molN2;其中橫坐標(biāo)為溫度，單位K;縱坐標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能，單位J。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但不限于此。本發(fā)明履帶鏈軌銷軸用45BM鋼是采用UHP(超過功率電爐)+LF(爐外精煉)工藝冶煉，連鑄澆注鑄坯一加熱一軋制成材工藝生產(chǎn)鋼材。實(shí)施例是以①50mm規(guī)格鋼材的生產(chǎn)工藝來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明是如何實(shí)施的。履帶鏈軌銷軸用45BM鋼的生產(chǎn)工藝步驟為(1)冶煉及合金化——電爐冶煉、出鋼，LF爐外精煉，VD真空脫氣處理。采用在還原后的鋼水中，加鋁終脫氧、加鈦固定氮、VD脫真空處理后加硼鐵合金化工藝，確?；瘜W(xué)成分符合設(shè)計(jì)要求，(2)澆注——采用連鑄澆注鑄坯，控制連鑄中間包過熱度為203(TC，控制澆注速度，連鑄拉坯速度為0.901.20m/min，保證鑄坯質(zhì)量，(3)軋制——鋼坯在加熱爐的均熱溫度為11801220°C，加熱時(shí)間為2.53h，開軋溫度11001150°C，終軋溫度8501000。C。具體參數(shù)見表1和表2。表1是實(shí)施例履帶鏈軌銷軸用45BM鋼化學(xué)成分，表2是連鑄中間包過熱度、拉坯速度、鋼坯加熱溫度、時(shí)間及變形溫度。表l:履帶鏈軌銷軸用45BM鋼實(shí)施例化學(xué)成分(重量，％)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2:連鑄中間包過熱度、拉坯速度、鋼坯加熱溫度、時(shí)間及變形溫度<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1、履帶鏈軌銷軸用45BM鋼，其特征在于，組成按重量百分?jǐn)?shù)為C0.43～0.47％Ti0.020～0.060％Si0.17～0.35％Cr0.01～0.20％Mn0.60～0.80％Cu0.01～0.20％B0.0005～0.0030％Ni0.01～0.20％P0.005～0.025％Al0.010～0.060％S0.001～0.020％05×10-6～20×10-6余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。2、履帶鏈軌銷軸用45BM鋼，其特征在于，組成按重量百分?jǐn)?shù)為C:0.440.46%Ti:0.0200.045%Si:0.250.30%Cr:0.010.20%Mn:0.700.80%Cu:0.010.20%B:0.00080.0020%Ni:0.010.20%P:0.0050.025%Al:0.0150.050%S:0.0010.020%0:5X10—e20X10余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。3、履帶鏈軌銷軸用45BM鋼的制備方法，包括冶煉及合金化、澆注、軋制工藝，其特征在于，控制鋼的成分重量百分比為C:0.440.46%Ti:0.0200.045%Si:0.250.30%Cr:0.010.20%Mn:0.700.80%Cu:0.010.20%B:0.00080.0020%Ni:0.010.20%P:0.0050.025%Al:0.0150.050%S:0.0010.020%0:5X10一620X10一余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。4、權(quán)利要求3所述履帶鏈軌銷軸用45BM鋼的制備方法，其特征在于，所述的冶煉及合金化、澆注、軋制工藝為(1)冶煉及合金化——電爐冶煉、出鋼，LF爐外精煉，VD真空脫氣處理；在還原后的鋼水中，加鋁終脫氧、加鈦固定氮、VD脫真空處理后加硼鐵合金化工藝，確?；瘜W(xué)成分符合設(shè)計(jì)要求，(2)澆注——采用連鑄澆注鑄坯，控制連鑄中間包過熱度為2030'C，控制澆注速度，連鑄拉坯速度為0.901.20m/min，保證鑄坯質(zhì)量，(3)軋制——鋼坯在加熱爐的均熱溫度為1180122(TC，加熱時(shí)間為2.53h，開軋溫度1100U50。C，終軋溫度8501000。C。全文摘要本發(fā)明公開了一種履帶鏈軌銷軸用45BM鋼，其組成重量百分?jǐn)?shù)為C0.43～0.47％，Si0.17～0.35％，Mn0.60～0.80％，P0.005～0.025％，S0.001～0.020％，Cr0.01～0.20％，Ni0.01～0.20％，Cu0.01～0.20％，B0.0005～0.0030％，Ti0.020～0.060％，Al0.01～0.06％，余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。其制造方法是電爐冶煉、出鋼，LF爐外精煉，VD真空脫氣處理。在還原后的鋼水中，加鋁終脫氧、加鈦固定氮、VD脫真空處理后加硼鐵合金化；連鑄澆注鑄坯，過熱度為20～30℃，連鑄拉坯速度為0.90～1.20m/min，鋼坯在加熱爐的均熱溫度為1180～1220℃，加熱時(shí)間為2.5～3h，開軋溫度1100～1150℃，終軋溫度850～1000℃。該種鋼及其制造方法均具有優(yōu)越的技術(shù)效果。文檔編號(hào)C22C38/04GK101624675SQ20091001743公開日2010年1月13日申請(qǐng)日期2009年7月30日優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日發(fā)明者棟盧,徐錫坤,戈文英,時(shí)振明,李業(yè)才,申景霞,翟正龍,馬丙濤,馬佐倉(cāng)申請(qǐng)人:萊蕪鋼鐵股份有限公司