工程機械用35MnB圓鋼試制產品質量分析

李祥才，張 虎，柯加祥，王 超，張琳琳

1 前言

35MnB鋼常用于制作工程機械履帶鏈軌節。鏈軌節起到連接履帶板和傳遞動力的作用，由于挖掘機、裝載機、起重機、大型自卸車等工程機械工作環境條件特殊，要求履帶用鋼必須具有較高的純凈度、成分均勻性及良好的組織結構、淬透性和表面質量，為履帶后續加工提供保障。用戶鏈軌節生產加工工藝為：圓鋼下料→鍛造→調質→粗加工→表面淬火→回火→精加工，最終得到具有很好的強韌配合、表面硬度高、耐磨、心部有較好韌性的履帶鏈軌節［1-5］。近期青島特鋼根據客戶協議首次試制生產了Φ65 mm規格35MnB圓鋼，為了保證產品質量，對該圓鋼產品質量進行了全面跟蹤和檢驗。

2 生產工藝

35MnB圓鋼嚴格按照客戶協議要求進行生產，生產工藝為：LD轉爐→LF精煉爐→RH真空脫氣→CC連鑄→軋制。軋制工藝見表1，生產過程嚴格按照軋制工藝執行。為了保證圓鋼表面硬度（協議要求35MnB圓鋼表面硬度≯241 HBW），圓鋼上冷床加蓋保溫罩，上冷床圓鋼之間不空齒。

表1 35MnB鋼軋制工藝 ℃

3 產品實物質量檢測分析

3.1 尺寸精度

35MnB圓鋼尺寸按照GB/T 702—2008標準最高精度1組精度控制。青島特鋼中棒線減定徑軋機是PSM三輥軋機，尺寸控制精度高，35MnB圓鋼尺寸控制情況見表2。從實測數據來看，生產的圓鋼尺寸控制精確。

表2 35MnB圓鋼尺寸控制情況

3.2 化學成分

Φ65 mm規格35MnB圓鋼成品成分見表3，可以看出，化學成分完全滿足協議要求，并且O、N含量較低；另外檢測H含量為0.71×10-6，鋼質較為純凈；Ti/N比4.21，而協議要求為≥4.1。

表3 Φ65 mm規格35MnB鋼主要化學成分、N含量、O含量和Ti/N比 %

3.3 顯微組織和奧氏體晶粒度

生產的Φ65 mm規格35MnB圓鋼顯微組織和奧氏體晶粒度評級見圖1，組織為F+P，組織正常，晶粒度8.0級，奧氏體晶粒細小，完全滿足客戶不粗于5.0級的要求。

圖1 Φ65 mm規格35MnB圓鋼金相組織

3.4 夾雜物

35MnB圓鋼夾雜物檢驗結果見表4，從檢驗結果來看，均滿足客戶協議要求。

表4 Φ65規格35MnB圓鋼夾雜物 級

3.5 脫碳層

Φ65 mm規格35MnB圓鋼脫碳層檢驗結果如圖2所示，脫碳層深度為0.52 mm，客戶協議要求脫碳層深度≤0.65 mm。因此脫碳層深度亦滿足客戶協議要求。

圖2 Φ65 mm規格35MnB圓鋼脫碳層 100×

3.6 低倍檢驗

Φ65 mm規格35MnB圓鋼低倍檢驗結果見表5，低倍形貌見圖3。從檢驗結果可以看出，生產的35MnB圓鋼低倍結果滿足客戶協議要求。

表5 Φ65 mm規格35MnB圓鋼低倍檢測 級

圖3 Φ65 mm規格35MnB圓鋼低倍形貌

3.7 末端淬透性

將Φ65 mm規格35MnB圓鋼熱處理過的毛坯制成Φ25 mm的標準試樣，根據GB/T 225標準并按照客戶協議要求進行末端淬透性檢驗，淬透性檢驗結果如表6所示。

表6 Φ65規格35MnB圓鋼末端淬透性

35MnB是含硼鋼，在有關含B鋼的報道中指出，鋼中的Ti和Al可以有效固定鋼中的N，保證B元素有效固溶于奧氏體中，從而提高鋼的淬透性。Φ65 mm規格35MnB鋼中含有0.019%的Al、0.016%的Ti和20×10-6的B（見表3），均滿足協議要求，并且Al/N比為5，Ti/N比為4.21，鋼中Al、Ti及Al/N比、Ti/N比對其淬透性起著不可或缺的作用，同時少量的Al對凈化鋼液和細化晶粒均有積極的作用。淬透性檢驗結果表明，J1.5、J8、J19淬透性值均滿足客戶要求。

3.8 發紋檢測

根據協議要求，35MnB圓鋼的發紋檢驗依據JIS G 0556標準，車削成直徑DI的一個階梯，階梯長度為50 mm，換算成基準面積（100 mm×100 mm）進行判定，發紋檢測結果見表7，滿足客戶要求。

3.9 表面硬度

為了便于下料加工，客戶對35MnB母材有硬度要求。由于采取了圓鋼上冷床加蓋保溫罩、并且上冷床圓鋼之間不空齒的措施，檢測表明，Φ65 mm規格35MnB圓鋼表面硬度分別為182、190、189 HBW，滿足客戶協議≤241 HBW的硬度要求。

表7 Φ65規格35MnB發紋檢測

3.1 0 熱頂鍛試驗

雖然客戶協議對熱頂鍛未作要求，但為了保證產品表面質量，仍對Φ65 mm規格35MnB圓鋼取樣2塊進行了熱頂鍛檢驗，檢驗全部合格。熱頂鍛檢驗表明，青島特鋼生產的Φ65 mm規格35MnB圓鋼表面質量較好。

4 結語

青島特鋼采用LD轉爐→LF精煉爐→RH真空脫氣→CC連鑄→軋制工藝開發生產35MnB圓鋼，生產工藝合理，產品實物質量好，鋼質純凈，晶粒細小，組織正常，表面質量較好，其尺寸、夾雜物、脫碳層、低倍、末端淬透性、發紋和硬度均滿足客戶協議要求，產品質量完全合格，用戶使用后反饋良好。說明青島特鋼已經具備了生產35MnB工程機械用圓鋼的能力。

值得指出的是，此次生產的35MnB圓鋼Ti/N比僅為4.21，僅超過協議要求0.11。為了使Ti/N比更加富余，提高有效B的含量，進而提高35MnB鋼的淬透性，青島特鋼在此次生產的基礎上決定對Ti含量進行優化，將Ti含量再次生產時控制在0.020%～0.030%，Ti/N比控制在5.0～8.0之間，以更好地保證鋼的性能。

參考文獻：

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