[发明专利]一种高强韧矿用链条钢及其制造方法

说明书

一种高强韧矿用链条钢及其制造方法，其成分重量百分比为：C：0.20～0.28％、Si：0.01～0.40％、Mn：0.50～1.50％、P≤0.015％、S≤0.005％、Cr：0.30～2.00％、Ni：0.50～2.00％、Mo：0.10～0.80％、Cu：0.01～0.30％、Al：0.01～0.05％、Nb：0.001～0.10％、V：0.001～0.10％、H≤0.00018％、N≤0.0150％、O≤0.0020％，余量为Fe和不可避免的杂质。制造过程包括冶炼及精炼和真空处理、浇铸、加热、锻造或轧制，以及淬火和回火热处理等工序。本发明所述链条钢具有较高的强度和良好的冲击韧性、延伸率及断面收缩率，可抗应力腐蚀开裂并有良好的耐候性、耐磨性和抗疲劳性能，可用于工程机械及海洋工程等需要高强韧钢材的场合。

技术领域

本发明涉及高强度钢材，具体涉及一种高强韧矿用链条钢及其制造方法。

背景技术

高强韧钢棒材通常应用于高安全性机械及结构类部件，如矿用圆环链是煤矿机械的关键易损件，应具有高强度、高韧型、耐磨损、耐腐蚀及高疲劳性能等。

国内外对高强韧钢材有较多的研究，通常选取适当的化学成分，采用控制轧制控制冷却或淬火+回火工艺，生产高强韧钢材。采用控轧控冷方式生产高强度钢材，由于在轧制和冷却过程中控制难度较大，影响钢力学性能的整体均匀性。采用淬火+回火工艺生产高强度钢材，通过优化合金元素和碳元素的含量，提高钢的淬透性，使钢在冷却过程中形成马氏体组织。以马氏体为主的高强度钢材位错密度大，导致冲击韧性较差，而且在拉伸过程中出现微小缺陷如微裂纹的情况下会迅速断裂失效，断裂韧性较低。

Mn-Cr-Ni-Mo系合金钢因具有良好的强韧性而广泛应用于工程机械、汽车、桥梁、海洋装备等领域，其安全使用强度级别一般处于900～1000MPa，而更高强度级别钢的应用，不仅可以使得装备轻量化，而且还可以节约资源，故合金钢的高强度化是未来发展的必然趋势。然而，随着钢强度级别的提高，加工制造难度增大，其氢脆敏感性势必会增加。通过组织细化、微合金化、晶界强化及添加合金元素能够很大程度地降低高强度钢的氢致延迟断裂敏感性。

最新国家标准GB/T 10560-2017(《矿用焊接圆环链用钢》)中低硅含量的Mn-Cr-Ni-Mo成分体系中，矿用圆环链用钢最高强度级别为1180MPa，调质(880℃淬火+430℃回火)后力学性能指标为：屈服强度R_eL≥1060MPa，抗拉强度R_m≥1180MPa，延伸率A≥10％，断面收缩率Z≥50％，夏比冲击功A_kv≥60J。中国煤矿机械在用的最高强度级别矿用链用钢调质态(880℃淬火+400℃回火)力学性能指标为：屈服强度R_eL≥980MPa，抗拉强度R_m≥1180MPa，延伸率A≥10％，断面收缩率Z≥50％，夏比冲击功A_kU≥40J。

针对潮湿的矿井环境条件，Mn-Cr-Ni-Mo系合金钢链条承受大载荷以及动态冲击，容易出现应力腐蚀，严重地可发生脆性断裂，造成巨大的经济损失甚至出现安全事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强韧矿用链条钢及其制造方法，该高强度钢材具有良好的冲击韧性和延伸率及面缩率，可抗应力腐蚀开裂并有良好的耐候性、耐磨性和抗疲劳性能，可用于工程机械及海洋工程等需要高强韧钢材的场合。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：