工程机械用钢SCr440B的研发和生产

李维海，李祥才，王辉宇

（1.青岛特钢有限公司，山东266409；2.青岛特钢棒材所，山东266409）

0 引言

SCr440B钢是日标材，相当于国标材40CrB，常用于出口。SCr440B材料的优点是淬透性好，不易变形和开裂，便于通过热处理改善钢的性能。该钢种主要被用于工程机械中表面要求有较深的高硬度层、耐磨性能好、心部要有一定韧性的履带链轨节联接销和联接套。履带联接销和联接套是连接链轨节的重要环节，工程机械设备在作业时，联接销和销套处于摩擦状态，且接触应力是循环变化的，工作条件较为恶劣，这就要求联接销和联接套必须具有较高的产品质量[1-4]。近期青岛特钢有限公司根据客户的要求首次生产了Φ75 mm规格的工程机械用SCr440B圆钢，为了保证产品的质量，公司组织技术人员对SCr440B圆钢的生产过程和产品质量进行了全面跟踪和检验。

1 生产工艺

SCr440B圆钢主要生产工艺流程：LD转炉（100 t）→LF精炼炉（100 t）→RH真空脱气（100 t）→方坯连铸机（5机5流）；铸坯端面尺寸：240 mm×300 mm。

SCr440B圆钢主要轧制工艺流程：钢坯→步进式加热炉→除鳞机→粗轧机组5架→1中轧机组6架→2中轧机组6架→精轧机组4架→测径仪→减定径机组5架→轮廓仪→冷床→剪切定尺→矫直、倒棱→收集打包→入缓冷房。

SCr440B圆钢主要轧制工艺参数见表1。

表1 SCr440B圆钢轧制工艺参数 /℃

2 实物质量检测

2.1 化学成分

Φ75 mm规格SCr440B圆钢共生产了2批，生产批次、熔炼成分见表2，成品O、N、H含量及Ti/N见表3。

表2 SCr440B钢主要化学成分 %

表3 SCr440B钢成品O、N、H含量及Al/N、Ti/N %

由表2、表3可以看出，SCr440B圆钢的化学成分，O、N、H含量和Al/N、Ti/N比完全满足客户和内控标准要求，并且O、N、H含量较低，说明钢质较为纯净。

SCr440B是含硼钢，在有关含B钢的报道中指出，钢中加入少量Ti和Al可以有效固定钢中的N，生成细小弥散的AlN和TiN颗粒，尽最大程度防止钢中的N和B生成化合物BN，确保B有效固溶于奥氏体中，从而提高钢的淬透性，一般要求Al/N比≥3，Ti/N比≥4，为了满足这一要求，刻意将钢中Al含量控制在0.010～0.020%，将钢中Ti含量控制在0.020～0.030%。研究表明[5-6]，当钢中的Ti含量控制在0.010～0.030%时，钢中的Ti会和钢中的N生成细小弥撒而不是大颗粒的TiN，大颗粒的TiN将会对钢的冲击韧性造成不利影响，而细小弥散的TiN却会起到细化晶粒的作用，提高钢的韧性和强度；另外当钢中的Al含量控制在0.010～0.020%时，不但会净化钢液，而且Al和钢中的N会生成细小颗粒AlN钉扎晶界细化晶粒，从而进一步提高钢的强度和韧性。

2.2 显微组织和奥氏体晶粒度

经检验，公司生产的2批SCr440B圆钢显微组织均为P+F，组织正常，并且奥氏体晶粒度均为8.0级，满足客户不粗于6.0级要求。钢中加入的少量Al和Ti对SCr440B钢的晶粒细化起到了不可或缺的作用。

2.3 夹杂物

SCr440B圆钢夹杂物的检验结果见表4。从表4可以看出，各类夹杂物级别均满足客户要求，并且有很大富余量，其中夹杂物检测最大级别图片见图1。从夹杂物角度来看，说明SCr440B圆钢钢质也较为纯净。

表4 SCr440B圆钢夹杂物检验结果 /级

2.4 脱碳层

2批Φ75 mm规格SCr440B圆钢脱碳层检验结果见表5。从表5中可以看出，脱碳层深度亦满足客户要求，并且也有很大富余。

2.5 低倍检验

2批Φ75 mm规格SCr440B圆钢低倍检验结果见表6。从表6中可以看出，低倍结果亦满足客户要求，并且有很大富余。

图1 SCr440B检测夹杂物最大级别图片

表5 SCr440B圆钢脱碳层检验结果

表6 SCr440B圆钢低倍结果 /级

2.6 末端淬透性

将Φ75 mm规格SCr440B圆钢根据GB/T 225标准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7所示。从表7中可以看出，J1.5、J35淬透性值亦满足客户要求。

表7 末端淬透性检验结果

SCr440B是含硼钢，主要是利用B来提高钢的淬透性，成分检验表明2批SCr440B圆钢B含量分别为为15ppm、18ppm，满足客户要求。但值得指出是提高淬透性的B是固溶的B，不是化合物B。如前所述，钢中的Ti和Al可以有效固定钢中的N，保证B有效固溶于奥氏体中，从而有效提高SCr440B钢的淬透性。目前生产的2炉钢SCr440B钢Al/N比分别为3.9、3.3，Ti/N比分别为6.3、5.3，满足Al/N比≥3和Ti/N比≥4的要求，也就是说SCr440B钢中Al、Ti及Al/N比、Ti/N比以及由此产生的钢中有效固溶B对其淬透性起着不可或缺的作用。

2.7 发纹检测

发纹是钢的一种宏观缺陷，它是钢中针孔、气孔、非金属夹杂物以及夹砂异物等在钢的加工变形过程中沿锻轧方向被延伸所产生的条状裂纹。发纹严重危害着钢的力学性能，特别是疲劳强度等。表8为SCr440B发纹检测标准，表9为SCr440B发纹检测结果。从表9中可以看出，SCr440B圆钢三个阶梯不存在发纹，说明钢质很纯净。

表8 SCr440B发纹检测标准

表9 SCr440B发纹检测结果

2.8 热顶锻试验

为了检验SCr440B圆钢产品表面质量，对2批SCr440B圆钢各取试样2块分别进行了热顶锻检验，检验全部合格，表明此次生产的Φ75 mm规格SCr440B圆钢表面质量较好。

3 结语

生产实践证明，青岛特钢采用LD转炉→LF精炼炉→RH真空脱气→方坯连铸→棒材热轧线开发的工程机械用SCr440B圆钢，其生产工艺流程合理，制定的化学成分要求和轧制工艺控制是能够满足SCr440B圆钢性能要求。通过产品实物质量检测表明，此次组织生产的2批Φ75 mm规格SCr440B圆钢，钢质纯净、晶粒细小、组织正常且表面质量较好，相关检验指标均满足客户要求，产品质量完全合格，用户使用后反馈良好。目前青岛特钢已经具备了批量组织生产工程机械用SCr440B圆钢的能力。