[发明专利]经济型重载卡车转向器齿条用43MnCrMoB钢及其生产方法

说明书

本发明涉及一种经济型重载卡车转向器齿条用43MnCrMoB钢，化学成分为C：0.37～0.47％，Si：0.08～0.32％，Mn：0.80～1.25％，Cr：0.10～0.40％，S：0.015～0.035％，P：≤0.020％，Mo：0.05～0.12％，B：0.0030～0.0060％，N：0.0080～0.0150％，Ni：≤0.20％，Cu：≤0.20％，Al：0.015～0.050％，Ti：≤0.0020％，余量为Fe及不可避免的杂质元素，并且成分满足〔0.1N+0.0020≤B≤0.15N+0.0030〕。生产流程：铁水冶炼→转炉或电炉初炼→LF炉精炼→VD或RH炉真空脱气→连铸方坯→连铸坯轧制→热轧圆钢缓冷。本申请不但满足了重载卡车转向器齿条的高强韧性的要求，其强度和韧性检测达到了42CrMo、SCM440H的水平以上，而且与42CrMo钢相比，节约了Cr、Mo等贵重合金的使用量，其淬透性与晶粒度的控制较42CrMo更加稳定。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种连铸-连轧生产的43MnCrMoB重载卡车转向器用齿条钢。

背景技术

重载卡车转向器齿条是与齿轮相配合用于传动的一种机械零件。分为直齿齿条和斜齿齿条，分别与直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮配对使用。齿轮齿条传动是齿轮与齿条配合的传动方式。当齿轮主动时，可以将旋转运动变成直线运动；当齿条主动时，可以将直线运动变成旋转运动。重载卡车转向器齿条作为重要的传动零部件，传递动力，在传动过程中齿条的齿根要受到反复的弯曲、接触应力，易产生弯曲疲劳断裂、磨损、划痕擦伤、齿形剥落变形等失效。重型卡车因载重量大，转向器齿条需要承受较大的扭矩，所以常选用42CrMo、SCM440H等合金含量较高、淬透性好，能承受较大冲击载荷、高的弯曲疲劳应力的钢铁材料。

但是现有齿条钢存在合金含量高，合金原料成本高的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种低合金的经济型齿条用钢，与重载卡车转向器齿条普遍采用的国标中的42CrMo、JIS标准中的SCM440H钢相比，本发明的43MnCrMoB钢大幅度减少了合金Cr、Mo的含量，在降低生产成本的同时，其重要性能指标晶粒度、淬透性等能够满足重载卡车转向器齿条的要求。属于一种经济型齿条用钢。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种经济型重载卡车转向器齿条用43MnCrMoB钢，其特征在于：该钢的化学成分按质量百分比设计为C：0.37～0.47％，Si：0.08～0.32％，Mn：0.80～1.25％，Cr：0.10～0.40％，S：0.015～0.035％，P：≤0.020％，Mo：0.05～0.12％，B：0.0030～0.0060％，N：0.0080～0.0150％，Ni：≤0.20％，Cu：≤0.20％，Al：0.015～0.050％，Ti：≤0.0020％，余量为Fe及不可避免的杂质元素，并且成分满足〔0.1N+0.0020≤B≤0.15N+0.0030〕。

上述钢品的末端淬透性满足：J5＝54-61HRC、J9＝52-59HRC、J13＝49-57HRC，热轧圆钢金相组织为均匀的铁素体+珠光体，晶粒度。

本发明转向器齿条用钢化学成分各元素对应的主要作用和设计依据是：

C：是确保钢材淬透性的最基本元素，随着奥氏体中碳含量的增加，钢的临界冷却速度显著降低，钢材的淬透性明显增大，钢材调质后的强度也随之增大。为保证转向器齿条调质后拥有良好的强度与韧性，钢中需要添加合适的碳含量，本发明专利的碳含量范围控制在0.37～0.47％。

Si：炼钢时作为脱氧剂而加入钢中的元素。硅与钢水中的FeO能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去，因此硅是一种有益的元素。硅在钢中溶于铁素体内使钢的强度、硬度增加，塑性、韧性降低。本发明专利的硅含量范围控制在0.08～0.32％。