工程机械用35MnB圆钢试制产品质量分析

李祥才，张 虎，柯加祥，王 超，张琳琳

1 前言

35MnB钢常用于制作工程机械履带链轨节。链轨节起到连接履带板和传递动力的作用，由于挖掘机、装载机、起重机、大型自卸车等工程机械工作环境条件特殊，要求履带用钢必须具有较高的纯净度、成分均匀性及良好的组织结构、淬透性和表面质量，为履带后续加工提供保障。用户链轨节生产加工工艺为：圆钢下料→锻造→调质→粗加工→表面淬火→回火→精加工，最终得到具有很好的强韧配合、表面硬度高、耐磨、心部有较好韧性的履带链轨节［1-5］。近期青岛特钢根据客户协议首次试制生产了Φ65 mm规格35MnB圆钢，为了保证产品质量，对该圆钢产品质量进行了全面跟踪和检验。

2 生产工艺

35MnB圆钢严格按照客户协议要求进行生产，生产工艺为：LD转炉→LF精炼炉→RH真空脱气→CC连铸→轧制。轧制工艺见表1，生产过程严格按照轧制工艺执行。为了保证圆钢表面硬度（协议要求35MnB圆钢表面硬度≯241 HBW），圆钢上冷床加盖保温罩，上冷床圆钢之间不空齿。

表1 35MnB钢轧制工艺 ℃

3 产品实物质量检测分析

3.1 尺寸精度

35MnB圆钢尺寸按照GB/T 702—2008标准最高精度1组精度控制。青岛特钢中棒线减定径轧机是PSM三辊轧机，尺寸控制精度高，35MnB圆钢尺寸控制情况见表2。从实测数据来看，生产的圆钢尺寸控制精确。

表2 35MnB圆钢尺寸控制情况

3.2 化学成分

Φ65 mm规格35MnB圆钢成品成分见表3，可以看出，化学成分完全满足协议要求，并且O、N含量较低；另外检测H含量为0.71×10-6，钢质较为纯净；Ti/N比4.21，而协议要求为≥4.1。

表3 Φ65 mm规格35MnB钢主要化学成分、N含量、O含量和Ti/N比 %

3.3 显微组织和奥氏体晶粒度

生产的Φ65 mm规格35MnB圆钢显微组织和奥氏体晶粒度评级见图1，组织为F+P，组织正常，晶粒度8.0级，奥氏体晶粒细小，完全满足客户不粗于5.0级的要求。

图1 Φ65 mm规格35MnB圆钢金相组织

3.4 夹杂物

35MnB圆钢夹杂物检验结果见表4，从检验结果来看，均满足客户协议要求。

表4 Φ65规格35MnB圆钢夹杂物 级

3.5 脱碳层

Φ65 mm规格35MnB圆钢脱碳层检验结果如图2所示，脱碳层深度为0.52 mm，客户协议要求脱碳层深度≤0.65 mm。因此脱碳层深度亦满足客户协议要求。

图2 Φ65 mm规格35MnB圆钢脱碳层 100×

3.6 低倍检验

Φ65 mm规格35MnB圆钢低倍检验结果见表5，低倍形貌见图3。从检验结果可以看出，生产的35MnB圆钢低倍结果满足客户协议要求。

表5 Φ65 mm规格35MnB圆钢低倍检测 级

图3 Φ65 mm规格35MnB圆钢低倍形貌

3.7 末端淬透性

将Φ65 mm规格35MnB圆钢热处理过的毛坯制成Φ25 mm的标准试样，根据GB/T 225标准并按照客户协议要求进行末端淬透性检验，淬透性检验结果如表6所示。

表6 Φ65规格35MnB圆钢末端淬透性

35MnB是含硼钢，在有关含B钢的报道中指出，钢中的Ti和Al可以有效固定钢中的N，保证B元素有效固溶于奥氏体中，从而提高钢的淬透性。Φ65 mm规格35MnB钢中含有0.019%的Al、0.016%的Ti和20×10-6的B（见表3），均满足协议要求，并且Al/N比为5，Ti/N比为4.21，钢中Al、Ti及Al/N比、Ti/N比对其淬透性起着不可或缺的作用，同时少量的Al对净化钢液和细化晶粒均有积极的作用。淬透性检验结果表明，J1.5、J8、J19淬透性值均满足客户要求。

3.8 发纹检测

根据协议要求，35MnB圆钢的发纹检验依据JIS G 0556标准，车削成直径DI的一个阶梯，阶梯长度为50 mm，换算成基准面积（100 mm×100 mm）进行判定，发纹检测结果见表7，满足客户要求。

3.9 表面硬度

为了便于下料加工，客户对35MnB母材有硬度要求。由于采取了圆钢上冷床加盖保温罩、并且上冷床圆钢之间不空齿的措施，检测表明，Φ65 mm规格35MnB圆钢表面硬度分别为182、190、189 HBW，满足客户协议≤241 HBW的硬度要求。

表7 Φ65规格35MnB发纹检测

3.1 0 热顶锻试验

虽然客户协议对热顶锻未作要求，但为了保证产品表面质量，仍对Φ65 mm规格35MnB圆钢取样2块进行了热顶锻检验，检验全部合格。热顶锻检验表明，青岛特钢生产的Φ65 mm规格35MnB圆钢表面质量较好。

4 结语

青岛特钢采用LD转炉→LF精炼炉→RH真空脱气→CC连铸→轧制工艺开发生产35MnB圆钢，生产工艺合理，产品实物质量好，钢质纯净，晶粒细小，组织正常，表面质量较好，其尺寸、夹杂物、脱碳层、低倍、末端淬透性、发纹和硬度均满足客户协议要求，产品质量完全合格，用户使用后反馈良好。说明青岛特钢已经具备了生产35MnB工程机械用圆钢的能力。

值得指出的是，此次生产的35MnB圆钢Ti/N比仅为4.21，仅超过协议要求0.11。为了使Ti/N比更加富余，提高有效B的含量，进而提高35MnB钢的淬透性，青岛特钢在此次生产的基础上决定对Ti含量进行优化，将Ti含量再次生产时控制在0.020%～0.030%，Ti/N比控制在5.0～8.0之间，以更好地保证钢的性能。

参考文献：

［1］ 项程云.合金结构钢［M］.北京：冶金业出版社，2002.

［2］ 马传庆.工程机械履带用钢的研制［J］.特钢技术，2012（1）：26-30．

［3］ 周彦，陈林，薛虎东，等.35MnBH工程机械用钢试制［J］.包钢科技，2014（5）：40-43.

［4］ 杨高成，孙鸿平.N含量对硼钢35MnB末端淬火性能的影响［J］.特殊钢，2011（5）：51-52.

［5］ 黄军锋，郝家明，马强.回火温度对35MnB钢金相组织及力学性能的影响［J］.金属加工（热加工），2017（Z1）：39-40.