新型履带链轨节用钢35CrMnBH的研制

刘占东，王秀兰

（建龙北满特殊钢有限责任公司，齐齐哈尔 161041）

履带链轨节用钢是工程机械大量使用的钢材，因其服役环境恶劣，要求必须具有较高的纯净度及均匀性，具有良好的组织结构、机械性能及表面质量。其材料是根据零件的使用条件，热处理、锻造工艺性能及原材料价格等综合因素来设计的。

文章通过试验并借鉴适用于190及以上节距履带链轨节的35MnBM设计出新材料35CrMnBH，适用216节距的履带链轨节用，经试验完全满足使用要求。

1 材料设计

1.1 成分设计

链轨节在使用时要求一定的静强度和动强度，同时要考虑它的耐磨性。根据履带式推土机的工况并结合35MnBM链轨节用钢的经验，对35CrMnBH的成分设计应满足其静、动强度要求基础上，增加耐磨性。材料的主要成分设计如表1所示。

表1 35CrMnBH材料的主要成分设计

碳元素是衡量材料性能的重要指标，当链轨节钢的碳含量超过0.40%时，钢的韧性较差容易出现淬火裂纹，当碳含量低于0.30%时，由于淬火硬度低耐磨性较差，当碳含量在0.33%～0.38%时具在理想的力学性能，因此碳含量设定在0.33%～0.38%。

锰是强烈增加淬透性且价格便宜的一种合金元素，国家标准中同类钢的锰含量在1.40%～1.80%，考虑到链轨节形状特殊，锰含量高容易引起热处理裂纹，所以适当降低了锰含量，最后设定在0.85%～1.10%。

铬能使钢的性能在很多方面得到改善和提高，所以应用十分广泛，铬可以增加调质钢的淬透性，还可增加钢的耐磨性，因此设定在钢中加入0.90%～1.10%的铬。

1.2 试制工艺

采用电炉冶炼+LF、VD精炼→连铸→轧制工艺。电炉冶炼采用熔氧结合，及早造泡沫渣埋弧操作，出钢吹氩，防止钢水氧化。精炼使用Al线预脱氧，辅以C粉、Al粉扩散脱氧。连铸采用四机四流弧形连铸机进行浇铸及电磁搅拌技术。轧制采用侧进侧出步进梁式加热炉及平立交替的23架连轧机轧制成成品尺寸。

2 检验分析

2.1 淬透性

35CrMnBH钢的重点在淬透性上，与35MnBM比较取消了V同时增加Cr，使其具有更高的淬透性。

根据淬透性的理论计算公式及以往的生产经验，确定出化学成分的内控，并在VD后按AL、Ti、B顺序精调成分，先用Al降低钢中氧、碳，再用Ti固定钢中的氮，使硼能充分溶解在钢中增加酸溶硼的含量，发挥硼提高淬透性的作用。

图1 35CrMnBH钢不同位置淬透值

如图1为10组35CrMnBH钢不同位置淬透值。淬透性完全满足用户的使用要求。

2.2 晶粒度

选取10组不同位置试样检验晶粒度，晶粒度级别如图2所示。

图2 35CrMnBH钢晶粒度

由于在钢中添加的Al、Ti元素与碳、氧、氮形成的化合物弥散分布在晶界上，达到细化晶粒的目的，使该钢的晶粒度稳定的控制在7～8级。

2.3 低倍组织

检验低倍组织中心疏松、一般疏松、中心偏析平均在0～1级之间，无一般点状偏析和边缘点状偏析，无法纹。

3 完善成分设计

用户在加工调质处理过程中零件出现淬火裂纹。经计算在不影响链轨节的使用性能及寿命的条件下，降低Mn、Cr元素含量调整淬透性指标来避免淬火裂纹。最终确定的化学成分Mn控制在0.55～0.85，Cr控制在0.85～1.05，其它成分不变。按照完善后的成分为用户提供的产品用户在后续的调质处理过程中解决了零件的淬火裂纹问题，并且产品完全满足了用户的使用要求。

4 结语

采用电弧炉冶炼 LF+VD 精炼，C、Si、Mn、Cr、B、P、S、Al等成分均控制在标准要求范围内，同时采用合理的冶炼、连铸、连轧工艺，保证了产品符合技术条件的要求。新研制的35CrMnBH钢从成分设计、生产试制、检验及应用研究的结果表明，生产工艺路线合理、技术措施得当，满足了用户要求，是具有高机械性能窄淬透性带，高纯净度、细晶粒度的新型链轨节用钢，其各项技术性能均已达到预定要求，已批量供货。