[发明专利]履带链轨销轴用45BM钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种履带链轨销轴用45BM钢及其制造方法。

背景技术

45BM属硼钢，称为经济调质钢，是以锰、硼为基础代替Cr，Ni钢的一种低合金结构钢。钢中加入微量硼能显著提高淬透性，节约大量贵重元素，同时还可获得优良的机械性能。我国Cr，Ni资源紧缺，而硼资源丰富。因此，发展硼钢意义重大。通常产品设计采用中碳钢或中碳合金钢，通过调质处理后达到设计要求的力学性能指标。获得最终使用态的金相组织为回火索氏体组织。这种回火索氏体组织具有强度与塑性、韧性的良好配合。硼是极活泼元素之一，在钢中能与残留的氮、氧化合形成稳定的夹杂物丧失其有益的作用，只有以固溶形式存在于钢中的硼才能起到有益的作用。B元素可提高钢的淬透性和抗疲劳性。近二十年来，硼作为微合金化元素在工程机械用合金钢、低合金钢领域中逐步推广使用并取得了显著效果。

发明内容

本发明主要针对履带链轨销轴工作条件，发明一种高强度含硼钢及其制备方法，主要解决了钢的成分优化设计，提高力学性能。本发明的含硼钢具有高淬透性、高强韧性、综合性能优异，属于合金结构钢。

履带链轨销轴用45BM钢，其组成按重量百分数为：

C：0.43～0.47％          Ti：0.020～0.060％

Si：0.17～0.35％         Cr：0.01～0.20％

Mn：0.60～0.80％         Cu：0.01～0.20％

B：0.0005～0.0030％      Ni：0.01～0.20％

P：0.005～0.025％        Al：0.010～0.060％

S：0.001～0.020％        O：5×10^-6～20×10^-6

余为Fe和不可避免的杂质。

本发明的技术创新点之一在于成分的优化设计。

Ti在硼钢中不作为合金元素考虑，主要用于固氮，以保证硼的淬透性得以发挥。为控制ω(Bsol)，通常加入与氧有较强亲和力的元素，如Al、Ti等，控制钢中ω(Alsol)为0.06～0.08％能有效控制ω(Bsol)，但考虑连铸工艺的可操作性，加钛固氮比较可行。另外Al含量低，Ti不能充分与氮结合，不能起到保护ω(Bsol)的作用。因此，设计B：0.0008～0.0020％，Ti：0.020～0.045％，Al：0.015～0.050％。

优选的，履带链轨销轴用45BM钢，其组成按重量百分数为：

C：0.44～0.46％            Ti：0.020～0.045％

Si：0.25～0.30％           Cr：0.01～0.20％

Mn：0.70～0.80％           Cu：0.01～0.20％

B：0.0008～0.0020％        Ni：0.01～0.20％

P：0.005～0.025％          Al：0.015～0.050％

S：0.001～0.020％          O：5×10^-6～20×10^-6

余为Fe和不可避免的杂质

本发明的创新点之一在于合理的合金化工艺，目的是保证钢中有效硼的含量。

钢中的硼(B全)可用下式表示：

B全＝B固+B(Fe₃(CB))+B(Fe₂₃(CB)₆)+B(BN)+B(BOx)

式中，B固为固溶硼，B(Fe₃(CB))+B(Fe₂₃(CB)₆)为酸溶硼，B(BN)和B(BOx)为酸不溶硼。酸不溶硼的产生是由于炼钢时脱氧与固氮不足引起的，对钢的淬透性无益，又叫无效硼。在电炉冶炼生产锰硼钢时，因硼是极活泼元素之一，在钢中能与残留的氮、氧化合形成稳定的夹杂物而丧失其有益的作用，B元素与N₂、O₂元素反应的标准自由能变化见表1，从表1可以看出，在电炉加精炼炉炼钢系统中，B元素可与N₂、O₂元素反应生成化合物，因此为保证钢中酸溶硼的含量，应尽量减少钢中的N₂、O₂元素含量。

表1B元素与N2，O2元素反应的标准自由能