[发明专利]一种矿用高强度渗碳链条钢及其制备方法

说明书

本发明涉及一种矿用高强度渗碳链条钢，该链条钢的化学成分按质量百分比计为C：0.10～0.21％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.20～0.60％，P：≤0.015％，S：≤0.015％，Cr：1.20～1.90％，Mo：0.15～0.45％，Ni：1.10～1.70％，Cu：≤0.25％，Al：≤0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；整个工艺流程为：配料→KR铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→连铸→缓冷坑缓冷→加热→高压水除鳞→轧制→堆冷→退火处理→矫直，链条钢的直径为16～38mm，屈服强度≥1050MPa，抗拉强度≥1180MPa，收缩率≥45％，延伸率≥10％，常温下的夏比冲击功≥40J。该链条钢同时实现了尺寸精度高、闪光焊接性能优异和极高的耐磨性。

技术领域

本发明涉及一种矿用高强度渗碳链条钢及其制备方法。属于钢铁冶金技术领域。

背景技术

矿用链条钢是煤矿井下机械化采煤的主要设备，主要作为刮板输送机上的传动链，链条工作环境不仅潮湿、腐蚀性强，而且工作时需与刮板摩擦，因此，不仅要求材料具有强度高、韧性好、抗疲劳性能，更需具备高耐磨性。在保证链条主体高强度、高韧性的同时，需通过表面渗碳和改进链条的热处理工艺，来增加链条表面的耐磨性。然而，链条的制造是通过编环加焊接的方式，链条的焊接性能取决于材料的碳当量高低，因此，材料主体的碳含量不宜太高，为了保证链条热处理后的强度，需通过合金化来实现。

与现有成熟的矿用链条钢相比，高强度渗碳链条钢采用全新的成分设计，在保证强度和韧性指标不会降低的前提下，通过增加表面渗碳和改善热处理工艺的方式，大幅提高链条的表面硬度，从而大幅度提高链条的耐磨性，本发明的矿用高强度渗碳链条钢在“淬火+低温回火”热处理条件下的力学性能仍能满足屈服强度≥1050MPa，抗拉强度≥1180MPa，收缩率≥45％，延伸率≥10％，常温下的夏比冲击功≥40J。

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矿用高强度渗碳链条钢及其制备方法，其直径在16～38mm范围，同时具备优良的闪光可焊性，使下游制造的链环完全满足矿用要求。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种矿用高强度渗碳链条钢，该链条钢的化学成分按质量百分比计为C：0.10～0.21％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.20～0.60％，P：≤0.015％，S：≤0.015％，Cr：1.20～1.90％，Mo：0.15～0.45％，Ni：1.10～1.70％，Cu：≤0.25％，Al：≤0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

本发明矿用高强度渗碳链条钢的化学成分是这样确定的:

C：是确保钢材强度所必须的元素，提高钢中的碳含量将增加钢的非平衡组织转变能力，从而提高钢的强度。但过高的C含量对钢的延性、韧性不利并显著增加材料的碳当量，不利于钢材的焊接性能。为了保证链条钢的塑性、韧性、切削性和焊接性，碳含量不宜高。本发明控制碳含量为0.10～0.21％。

Si：是钢中的脱氧元素，并以固溶强化形式提高钢的强度。Si含量低于0.10％时，脱氧效果较差，Si含量较高时会增加钢的脆性，并降低闪光焊接的可焊性和焊缝的性能。本发明控制硅含量为0.15～0.35％。

Mn：是提高钢淬透性的元素，并起固溶强化作用以弥补钢中因C含量降低而引起的强度损失。Mn含量过高又会增加其碳当量从而损坏焊接性能。本发明Mn含量控制为0.20～0.60％。

Ni：为保证材料的焊接性，该链条钢的C、Mn含量控制的相对较低，但为了保证淬透性，需通过增加合金Ni来实现，Ni是非碳化物形成元素，Ni以固溶形式存在于钢中，可显著提高钢的淬透性。Ni降低共析点的含C量，增加珠光体的体积分数，有利于提高强度。Ni降低Ar3转变温度，使铁素体晶粒变细，同时，可使珠光体片间距减小，有利于韧性的提高。本发明将其含量控制在1.10～1.70％。