25MnV材料用于C級圓環鏈的焊接及熱處理工藝優化

盧坤寧

（西安重裝澄合煤礦機械有限公司，西安 715306）

按照國家標準《GB/T12718-2001 礦用高強度圓環鏈》規定，礦用高強度圓環鏈的基本機械性能分為B、C、D三個級別，并且對每個級別圓環鏈的使用性能、外觀質量、形狀尺寸都有相應的要求：Ф26×92C級圓環鏈主要用于輸送量800t/h以下、裝機長度150m以下的中重型刮板輸送機，這種刮板機是年產500萬t以下采煤工作面最常用的機型，Ф26×92C級圓環鏈也是西安重裝澄合煤礦機械有限公司（以下簡稱“我公司”）生產量最大的產品。

1 兩種鋼的化學成分及機械性能

1.1 化學成分（見表1）

表1 鋼的化學成分

1.2 機械性能（見表2）

表2 鋼的機械性能

2 工藝過程

2.1 焊接采用的不同工藝參數調整

相對與23MnNiMoCr54鋼來說，25MnV鋼的屈服點及抗拉強度相對較低，要使其焊口處有較好的焊接質量，一定要進行焊接參數的調整實驗，主要措施有：調高二次空載電壓，調節有電頂鍛量、加大夾緊力、調節斷電開關的斷電時間，增加頂鍛量、調節有電頂鍛量。因25MnV的含C量較23MnNiMoCr54高，可將預熱溫度調低，這樣既有利于閃光，也能保證焊接接口具有良好的塑性和韌性。

通過這些參數的調整，可使25MnV材料的圓環鏈整體焊接質量達到要求，特別注意焊接電流密度不可過大，要適當延長焊接均熱時間，否則，焊接熱影響區易產生裂紋。焊接工藝主要采取的方法有，較大的燒化速度、頂鍛速度、縮短頂鍛時間和頂斷量。燒化速度提高，減少焊口處的氧化時間，減少焊口處脫碳及氧化物；增大頂鍛速度，提高瞬間排渣作用，使封口封閉良好；而縮短頂鍛時間，防止熱影響區產生裂紋；增加頂鍛量，可使焊口處產生塑性變形增加，使焊口處組織更致密。

2.2 熱處理工藝參數調整

2.2.1 淬火工藝

兩種材料的含碳量不同，25MnV材料相對于23MnNiMoCr54材料的含碳量高，當含碳量越低，對應的AC1溫度（奧氏體開始轉變）也越低，相應的AC3溫度（奧氏體轉變完成）也越低。針對不同含碳量的材質，淬火工藝也不同。

采用EFD公司的熱處理設備，對23MnNiMoCr54圓環鏈的熱處理淬火時，依據圓環鏈特殊的硬度要求，圓弧部的硬度應高于直邊部的硬度，兩部分的淬火溫度也不同，圓弧處的溫度要到1010±10℃，相應的直邊的溫度在930±10℃，圓弧處的溫度與直邊部的淬火溫度差應達到70～80℃以上。按設備的產率來計算，對于直徑26mm的圓環鏈的速度應該在1m/min，通過實驗淬火后的強硬性最好。

25MnV的含碳量比23MnNiMoCr54的含碳量高一點，采用與23MnNiMoCr54相同的鏈條運行速度，降低淬火溫度，使圓弧處、直邊部的溫度都有所下降。按照工藝設計來說，25MnV鋼材淬火溫度大概在820℃，但由于中頻加熱的特點就是加熱速度非常快，短時間快速升溫，會使鋼材的AC1和AC3溫度升高，所以，選擇淬火溫度比普通淬火溫度高90℃左右，如果淬火溫度過低，焊縫處有缺陷的組織就不能均勻化，金屬化合物就會出現偏析，很容易在二拉時斷裂。基于以上因素，現將圓弧部的淬火溫度調整至980±10℃，直邊部的淬火溫度調整至915±10℃，以保證淬火后的強硬性最好。使用的參數是K1-41%，K2-28%，K3-25%。

2.2.2 回火工藝

兩種材料的回火工藝基本上相同，都采用中溫回火，這樣既能保證直邊有很高的韌性，又能保證圓弧處有很高的硬度。原則上直邊溫度跟圓弧處的溫度相差越大，圓環鏈的質量就越好，通過整體回火爐和直邊回火爐的參數調整，現在溫差最大能達到120℃左右，直邊溫度大概在470±5℃圓弧處的溫度在355±5℃。

3 實驗過程

第一次做的工藝是淬火圓弧處1020±10℃，直邊是930±10℃，回火溫度直邊是465±5℃，圓弧處是355±5℃，將試驗品送檢驗室進行檢測，破斷力為830kN，實驗結果是從圓弧處斷裂的，直邊變形量達到了要求，但圓弧處端口顯示是白色粒狀，說明淬火溫度太高，奧氏體晶粒太大，金屬碳化物被溶解進了奧氏體中，沒有起到第二相強化效果。針對這種塑性較差的情況，調整工藝參數，將淬火溫度調低了35℃，圓弧處溫度為980±10℃，直邊溫度為915±10℃，回火參數沒有變。經過多次試驗，依據GB/T 12718-2009標準進行檢測，所有樣品都達到工藝要求（見表3）。

表3 樣品檢測結果

通過多次試驗，驗證了25MnV材料用于Ф26×92C級礦用圓環鏈的生產工藝合理，產品質量穩定，可用于大批量生產。