40MnB钢生产试制

李 艾

(东北特钢集团北满特殊钢有限责任公司，黑龙江161010)

40MnB钢生产试制

李 艾

(东北特钢集团北满特殊钢有限责任公司，黑龙江161010)

采用90 t电炉-90 t LF+VD-连铸-连轧工艺生产40MnB钢，其化学成分、低倍组织、力学性能均满足技术标准要求，可进行批量生产。

40MnB钢；试制；生产工艺

40MnB属于锰硼钢，用于制造拖拉机、汽车及其他通用机器设备中的中小重要调质零件，如汽车半轴、转向轴、花键轴、蜗杆和机床主轴、齿轴等。也可代替40Cr制造较大截面的零件，如卷扬机中轴。制造小尺寸零件时，可代替40CrNi使用。我国Cr、Ni资源紧缺，而硼资源丰富。40MnB是以Mn、B为基础代替Cr、Ni钢的一种低合金结构钢，钢中加入微量硼能显著提高钢的淬透性，节约大量贵重金属，同时还可获得优良的力学性能[1]。2008年北满特钢在“四位一体” 短流程即“90 t电炉-90 t LF+VD-连铸-连轧”生产线上对40MnB钢进行了生产试制。

1 试制方案及生产工艺

1.1 工艺流程

90 t电炉冶炼→LF精炼→VD真空→连铸坯→连铸坯热装→坯加热→轧制→剪切或锯切→收集→检查上交。

1.2 90 t电炉冶炼、90 t LF/VD精炼

90 t电炉冶炼采用熔氧结合、早期去磷、应用泡沫渣埋弧工艺， [C]≤0.20%、[P]≤0.015%。

LF精炼位，硅、锰按下限调合金，实现在线喂铝，采用白渣法冶炼，白渣精炼时间大于10 min。吊包倒渣入VD位，进行VD真空精炼。当真空度达到67 Pa时，保持氩气搅拌10 min以上。破真空后加入保温剂，按铝→钛→硅钙→硼的顺序精调成分。先喂铝终脱氧，降低钢中氧、碳含量，加钛铁固氮，再喂硅钙线深脱氧，然后于炉中加硼，使硼能充分发挥有效硼的作用[2]。温度1 555～1 565℃吊包连铸。

1.3 连铸、连轧

连铸采用全程无氧化保护浇铸、结晶器M-EMS电磁搅拌技术，铸坯拉速控制在(0.76～0.82)m/min。采用侧进侧出步进梁式加热炉，预热段温度不限，加热1段920～1 120℃，加热2段1 180～1 220℃，开轧温度1 160～1 190℃，经平立交全程无扭转23架轧机轧成∅75 mm、∅90 mm、∅95 mm、∅100 mm规格的6 m定尺材。

2 结果与分析

2.1 化学成分

40MnB钢化学成分检验值见表1。由表1可以看出，通过90 t电炉冶炼、90 t LF/VD精炼，C、Si、Mn、P、S、B等含量均控制在标准要求的范围内，且P、S含量平均值为0.017%、0.007%，控制较好。

2.2 低倍组织

通过短流程生产线生产的∅75 mm、∅9 mm、∅9 mm、∅100 mm四个规格6 m定尺材，低倍检验时，组织试片上未见缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮、白点。中心疏松、一般疏松、一般点状偏析、边缘点状偏析、锭型偏析均波动在0～1级(17炉检验结果)，波动级别较低；钢材表面也无裂纹、结疤、折叠及夹杂。说明通过90 t电炉泡沫渣埋弧工艺、90 t LF/VD吹氩、真空精炼工艺、连铸全程无氧化保护浇铸工艺及结晶器M-EMS电磁搅拌技术的应用，去气去夹杂效果显著，保证了低倍组织要求。

表 1 40MnB钢化学成分(质量分数，%)

注：检验值还包括W 0.01%，V 0.01%，Ti 0.01%～0.03%。

2.3 力学性能

本次试制工作中，Mn含量与B含量的匹配问题是试制的关键。为了获得优良的力学性能，试制前查阅了大量相关资料。首钢研究发现40MnB钢在相同的工艺条件下，B相随着钢中B含量的增加明显粗化；在相同奥氏体化的条件下，随着钢中B含量的增加，B相变粗且较难固溶，应将钢中B含量限制在0.001%～0.002%为宜[3]。天津理工学院专家认为：40MnB钢中硼化物沿奥氏体晶界析出是引起ak值下降的主要原因，硼化物析出量随钢中硼含量的增加而增加，为保证ak值应控制B<0.003%[4]。这些研究说明B含量不是越高越好，要有一定的限度。另有研究资料表明，在钢中B含量最佳的条件下，将Mn含量控制在1.10%～1.20%以保证淬透性要求[3]。所以本次试制对Mn、B进行了内控成分控制。试制结果：Mn含量在1.17%～1.25%，平均1.20%；B含量在0.001 4%～0.002 1%，平均0.001 7%(表1)，与研究资料中介绍的控制Mn、B含量的要求吻合。力学性能检验结果表明，抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率、冲击功都达到了标准要求(表2)。

表 2 40MnB钢力学性能

3 结论

通过17炉生产实践表明，北满特钢采用90 t电炉-90 t LF/VD-连铸-连轧短流程工艺生产的40MnB钢，其电炉冶炼内控成分、LF/VD精炼加钛保硼工艺、连铸连轧工艺设计合理，化学成分、低倍组织、力学性能完全满足GB/T3077—1999标准的要求，可进行批量生产。

[1] 章守华.钢铁材料学[M].北京：冶金出版社，1999:80-95.

[2] 《钢铁材料手册》总编辑委员会.合金结构钢．钢铁材料手册第4卷.北京：中国标准出版社，2003，7.

[3] 于广石，李本海.矩形坯连铸生产40MnB钢试验研究.天津：天津冶金，2004，01.

[4] 张扬，赵宗鼎.硼含量及其分布对40MnB钢冲击韧性的影响.天津：天津理工学院学报，2003.

Trial Production of 40MnB Steel

LiAi

40MnB steel is manufactured by process flow of 90 t electric furnace, 90 t LF+VD, continuous casting and continuous rolling. The chemical compositions, macroscopic structures, mechanical properties of the product meet technical standard requirements, and mass production can be implemented.

40MnB steel; trial production; production technology

TF125.1+2

B

2010—05—17

李艾(1966—)，女，高级工程师，从事冶炼成型工艺研究。

编辑 杜青泉

人大财经委催缴央企红利不能仅1%进社保

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