专利名称：：履带链轨销轴用45bm钢及其制造方法
技术领域：
：本发明属于冶金
技术领域：
，涉及一种履带链轨销轴用45BM钢及其制造方法。
背景技术：
：45BM属硼钢，称为经济调质钢，是以锰、硼为基础代替Cr，Ni钢的一种低合金结构钢。钢中加入微量硼能显著提高淬透性，节约大量贵重元素，同时还可获得优良的机械性能。我国Cr,Ni资源紧缺，而硼资源丰富。因此，发展硼钢意义重大。通常产品设计采用中碳钢或中碳合金钢，通过调质处理后达到设计要求的力学性能指标。获得最终使用态的金相组织为回火索氏体组织。这种回火索氏体组织具有强度与塑性、韧性的良好配合。硼是极活泼元素之一，在钢中能与残留的氮、氧化合形成稳定的夹杂物丧失其有益的作用，只有以固溶形式存在于钢中的硼才能起到有益的作用。B元素可提高钢的淬透性和抗疲劳性。近二十年来，硼作为微合金化元素在工程机械用合金钢、低合金钢领域中逐步推广使用并取得了显著效果。
发明内容本发明主要针对履带链轨销轴工作条件，发明一种高强度含硼钢及其制备方法，主要解决了钢的成分优化设计，提高力学性能。本发明的含硼钢具有高淬透性、高强韧性、综合性能优异，属于合金结构钢。履带链轨销轴用45BM钢，其组成按重量百分数为C:0.430.47%Ti:Si:0.170.35%Cr:Mm0.600.80%Cu:0.0200.060%0.010.20%0.010.20%0.010.20%0.0100.060%B:0.00050.0030%Ni:P:0.0050.025%Al:S:0.0010.020%0:5X10_620X10_6余为Fe和不可避免的杂质。本发明的技术创新点之一在于成分的优化设计。Ti在硼钢中不作为合金元素考虑，主要用于固氮，以保证硼的淬透性得以发挥。为控制co(Bsol)，通常加入与氧有较强亲和力的元素，如A1、Ti等，控制钢中"(Alsol)为0.060.08%能有效控制"(Bsol)，但考虑连铸工艺的可操作性，加钛固氮比较可行。另外A1含量低，Ti不能充分与氮结合，不能起到保护"(Bsol)的作用。因此，设计B:0.00080.0020%，Ti:0.0200.045%，Al:0.0150.050%。优选的，履带链轨销轴用45BM钢，其组成按重量百分数为C:0.440.46%Ti:0.0200.045%Si:0.250.30%Cr:0.010.20%Mn:0.700.80%Cu:0.010.20%B:0.00080.0020%Ni:0.010.20%P:0.0050.025%Al:0.0150.050%S:0.0010.020%0:5X10—620X10—6余为Fe和不可避免的杂质本发明的创新点之一在于合理的合金化工艺，目的是保证钢中有效硼的含量。钢中的硼(B全)可用下式表示-B全二B固+B(Fe3(CB))+B(Fe23(CB)6)+B(BN)+B(BOx)式中，B固为固溶硼，B(Fe3(CB))+B(Fe23(CB)6)为酸溶硼，B(BN)和B(BOx)为酸不溶硼。酸不溶硼的产生是由于炼钢时脱氧与固氮不足引起的，对钢的淬透性无益，又叫无效硼。在电炉冶炼生产锰硼钢时,因硼是极活泼元素之一,在钢中能与残留的氮、氧化合形成稳定的夹杂物而丧失其有益的作用,B元素与N2、02元素反应的标准自由能变化见表l，从表1可以看出,在电炉加精炼炉炼钢系统中,B元素可与N2、02元素反应生成化合物，因此为保证钢中酸溶硼的含量,应尽量减少钢中的N2、02元素含量。表lB元素与N2，02元素反应的标准自由能反应式-A/Calmo1—1B/Calmol-1士kCal2B(s)+3/202(g)=B203(L)29563050.411B(s)+l/2N2(g)=BN(s)6060021.400.5在炼钢温度范围内，溶于铁液内元素的直接氧化标准自由能(AF")见图l。从图l中可看出，在炼钢的温度范围内，B元素的氧化能力仅次于铝和钛元素；氮与各金属元素形成氮化物的标准吉布斯能图见图2，由图可见，钛、铝、硼与氮能形成稳定的氮化物。它们的稳定性随温度的下降而增加；并且A1N、TiN较BN更稳定。因此为保证钢中"有效硼"的含量，应合理的安排各种合金料的加入量及顺序，釆用在还原后的钢水中，加铝终脱氧、加钛固定氮、VD脱真空处理后加硼铁合金化工艺。履带链轨销轴用45BM钢的制备方法，在保证钢的化学成分符合要求的情况下，进行如下步骤(1)冶炼及合金化——电炉冶炼、出钢，LF炉外精炼，VD真空脱气处理；在还原后的钢水中，依次加铝终脱氧、加钛固定氮、VD脱真空处理后加硼铁合金化，确保化学成分符合设计要求，(2)浇注——采用连铸浇注铸坯，控制连铸中间包过热度为203(TC，控制浇注速度，连铸拉坯速度为0.901.20m/min，保证铸坯质量，(3)轧制一一钢坯在加热炉的均热温度为U80122(TC，加热时间为2.53h，开轧温度U001150。C，终轧温度8501000。C。与现有技术相比，本发明的技术方案的有下列优点-(1)本发明钢通过优化设计Al—Ti一B微量元素成分，有效控制钢中有效硼含量，控制窄淬透性，提高钢的热处理特性和力学性能。(2)另外，通过优化合金化工艺，提高硼的收得率和有效硼成分精确控制。通过有效的合金化工艺，实际钢中B含量波动控制在3卯m,8元素的收得率在65°/。75%范围内，工艺控制较稳定。图1为溶于铁液内元素直接氧化的AFG;其中横坐标为温度，单位K;纵坐标为标准吉布斯自由能，单位J图2为氮化物的AG9—T图AGe=RTlnpN2,J/molN2;其中横坐标为温度，单位K;纵坐标为标准吉布斯自由能，单位J。具体实施例方式下面结合实施例来具体说明本发明的技术方案，但不限于此。本发明履带链轨销轴用45BM钢是采用UHP(超过功率电炉)+LF(炉外精炼)工艺冶炼，连铸浇注铸坯一加热一轧制成材工艺生产钢材。实施例是以①50mm规格钢材的生产工艺来具体说明本发明是如何实施的。履带链轨销轴用45BM钢的生产工艺步骤为(1)冶炼及合金化——电炉冶炼、出钢，LF炉外精炼，VD真空脱气处理。采用在还原后的钢水中，加铝终脱氧、加钛固定氮、VD脱真空处理后加硼铁合金化工艺，确保化学成分符合设计要求，(2)浇注——采用连铸浇注铸坯，控制连铸中间包过热度为203(TC，控制浇注速度，连铸拉坯速度为0.901.20m/min，保证铸坯质量，(3)轧制——钢坯在加热炉的均热温度为11801220°C，加热时间为2.53h，开轧温度11001150°C，终轧温度8501000。C。具体参数见表1和表2。表1是实施例履带链轨销轴用45BM钢化学成分，表2是连铸中间包过热度、拉坯速度、钢坯加热温度、时间及变形温度。表l:履带链轨销轴用45BM钢实施例化学成分(重量，％)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2:连铸中间包过热度、拉坯速度、钢坯加热温度、时间及变形温度<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求1、履带链轨销轴用45BM钢，其特征在于，组成按重量百分数为C0.43～0.47％Ti0.020～0.060％Si0.17～0.35％Cr0.01～0.20％Mn0.60～0.80％Cu0.01～0.20％B0.0005～0.0030％Ni0.01～0.20％P0.005～0.025％Al0.010～0.060％S0.001～0.020％05×10-6～20×10-6余为Fe和不可避免的杂质。2、履带链轨销轴用45BM钢，其特征在于，组成按重量百分数为C:0.440.46%Ti:0.0200.045%Si:0.250.30%Cr:0.010.20%Mn:0.700.80%Cu:0.010.20%B:0.00080.0020%Ni:0.010.20%P:0.0050.025%Al:0.0150.050%S:0.0010.020%0:5X10—e20X10余为Fe和不可避免的杂质。3、履带链轨销轴用45BM钢的制备方法，包括冶炼及合金化、浇注、轧制工艺，其特征在于，控制钢的成分重量百分比为C:0.440.46%Ti:0.0200.045%Si:0.250.30%Cr:0.010.20%Mn:0.700.80%Cu:0.010.20%B:0.00080.0020%Ni:0.010.20%P:0.0050.025%Al:0.0150.050%S:0.0010.020%0:5X10一620X10一余为Fe和不可避免的杂质。4、权利要求3所述履带链轨销轴用45BM钢的制备方法，其特征在于，所述的冶炼及合金化、浇注、轧制工艺为(1)冶炼及合金化——电炉冶炼、出钢，LF炉外精炼，VD真空脱气处理；在还原后的钢水中，加铝终脱氧、加钛固定氮、VD脱真空处理后加硼铁合金化工艺，确保化学成分符合设计要求，(2)浇注——采用连铸浇注铸坯，控制连铸中间包过热度为2030'C，控制浇注速度，连铸拉坯速度为0.901.20m/min，保证铸坯质量，(3)轧制——钢坯在加热炉的均热温度为1180122(TC，加热时间为2.53h，开轧温度1100U50。C，终轧温度8501000。C。全文摘要本发明公开了一种履带链轨销轴用45BM钢，其组成重量百分数为C0.43～0.47％，Si0.17～0.35％，Mn0.60～0.80％，P0.005～0.025％，S0.001～0.020％，Cr0.01～0.20％，Ni0.01～0.20％，Cu0.01～0.20％，B0.0005～0.0030％，Ti0.020～0.060％，Al0.01～0.06％，余为Fe和不可避免的杂质。其制造方法是电炉冶炼、出钢，LF炉外精炼，VD真空脱气处理。在还原后的钢水中，加铝终脱氧、加钛固定氮、VD脱真空处理后加硼铁合金化；连铸浇注铸坯，过热度为20～30℃，连铸拉坯速度为0.90～1.20m/min，钢坯在加热炉的均热温度为1180～1220℃，加热时间为2.5～3h，开轧温度1100～1150℃，终轧温度850～1000℃。该种钢及其制造方法均具有优越的技术效果。文档编号C22C38/04GK101624675SQ20091001743公开日2010年1月13日申请日期2009年7月30日优先权日2009年7月30日发明者栋卢,徐锡坤,戈文英,时振明,李业才,申景霞,翟正龙,马丙涛,马佐仓申请人:莱芜钢铁股份有限公司