张 瑞，李英奎，文 辉，方 圆

（南京钢铁股份有限公司，江苏 南京 210035）

链轨节是工程机械履带的重要组成部分，起到连接履带板并传递动力的作用，决定了履带底盘的使用寿命。由于履带主机如挖掘机、装载机、推土机等工程机械装备主要在矿山、道路施工等特殊环境下应用，要求履带链轨节用钢具备高的淬透性、成分组织均匀性及良好的表面质量，生产的链轨节可保证履带在矿山等复杂环境下使用稳定[1]。

工程机械履带为磨损件，有一定的使用寿命，损坏后进行履带底盘更换。使用40Mn2 材料生产的链轨节淬透深度较低，耐磨性差，迫切需要提高产品的质量。南钢根据客户的需求针对性开发40MnB 材料链轨节用钢，提高了链轨节的淬透性和耐磨性，其他的各项性能指标也满足客户的使用需求，提高工程机械配件市场的产品质量[2]。

1 技术指标

1.1 成分设计

为提高产品的淬透性需要添加合金元素，而提高淬透性性价比最高的合金元素为B 元素，硼作为微合金化元素，在钢种加入0.010%～0.030%的微量硼就可极大的提高钢材的淬透性，其作用等效于0.7%Cr、0.5%Mo 或1.0%Ni。硼提高钢的淬透性机理是：硼聚集在晶界上，占据了铁素体形核的有利位置，推迟了铁素体的形核，使C 曲线右移，提高了奥氏体的稳定性，使钢能够在较宽的冷速内得到贝氏体或者马氏体组织，从而获得良好的强韧化性能。钢中硼主要以固溶形式，以及铁碳硼化合物、氧化物或氮化物等化合物形式存在。只有固溶态存在的硼才能够起到提高淬透性的作用。冶炼中充分加Alt 脱氧、Ti 固氮保证钢中有效硼即固溶硼的收得率。工程机械链轨节材料40MnB 的主要成分设计见表1。

表1 40MnB 的化学成分

1.2 低倍检验

钢材的横截面酸浸低倍组织试片上不得有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮、白点、晶间裂纹。酸浸低倍组织一般疏松、中心疏松及中心偏析均≤2.5 级。

1.3 非金属夹杂物

钢材应按GB/T10561 中A 法进行非金属夹杂物检验，其合格级别应符合表2 的规定（级）。

表2 非金属夹杂物检验的级别划分

1.4 晶粒度

钢材按GB/T 6394 进行奥氏体晶粒度检测，晶粒度应不粗于5 级。

1.5 热顶锻

钢材按GB/T233 进行热顶锻检验，热顶锻后的试样高度为原试样高度的1/3，顶锻后的试样上不得有裂口和裂缝。

2 生产工艺

2.1 工艺路线

生产工艺路线为：转炉—LF 精炼—RH 真空脱气—连铸—轧制—检验—发货[3]。

2.2 冶炼及轧制关键工艺控制

采用120t 复吹转炉冶炼，冶炼脱P，终点P ≤0.020%，采取高碳出钢及出钢档渣操作，出钢合金化采用铝块进行预脱氧。在LF 炉精炼全程吹氩及白渣操作，再经过真空处理，低真空度下保持10min 以上，进一步降低钢中有害气体H 含量，最后对钢水进行钙处理，并保证软吹时间≥15min，从而减少钢中夹杂物，提高钢水的洁净度。为保证钢中B 元素的收得率，冶炼中先使用铝充分脱氧，再加入钛合金，最后加入B 合金。

表3 晶粒度和夹杂物检测结果（级）

表4 40MnB 和40Mn2 淬透性对比（HRC）

图1 40MnB 和40Mn2 淬透性对比

钢水浇注出不同断面的连铸坯，因工程机械链轨节圆钢在85mm 规格以内，为保证圆钢的内部质量，提高配件市场链轨节产品质量，轧制压缩比控制在10 个以上。

3 工业试制

试生产期间累计生产了两组15 炉约1500t，其中一个炉号钢水流动性较差，连铸拉速降低，影响连铸生产效率。圆钢发用户试用，反馈良好。

3.1 试生产圆钢低倍及表面质量

试生产的圆钢进行低倍检验，中心疏松、一般疏松、中心偏析及锭形偏析均≤1.5 级，圆钢的低倍质量优良。每批次圆钢轧制时进行热顶锻检验，热顶锻试样表面光滑无缺陷，热顶锻合格，圆钢表面质量良好。

3.2 试生产圆钢的晶粒度和非金属夹杂物

因链轨节产品的服役环境较差，对原材料的纯净度及产品热处理后组织均匀性有一定的要求，对本次生产的圆钢进行奥氏体晶粒度和夹杂物检验，检验结果见表3。

3.3 试生产圆钢的末端淬透性

新型链轨节40MnB 的淬透性较40Mn2 进行对比，淬透性数据对比见表4，40MnB 淬透性在J20 点前均高于40Mn2，40MnB的硬度降幅明显低于40Mn2，淬硬深度也较40Mn2 大，如图1 所示，40MnB 较40Mn2 的淬透性显著提高。

4 工艺优化

生产过程中一个炉号的钢水流动性较差，连铸生产时在中包水口内存在铝类夹杂物聚集，为保证产品质量，将拉速降低，影响了连铸连浇生产效率。对这两组生产工艺进行梳理，发现这一炉在真空处理后喂入了200m 铝线，喂线后静搅时间10min，较其他炉号铝线多了150m，钢种铝类夹杂物较多，未完全上浮造成钢水流动性差。

为改善钢水的流动性，后续40MnB 的材料冶炼应在真空前保证足量的铝含量，真空后铝线允许添加量≤100m，添加铝线后静搅时间≥15min。工序优化后生产4 组40MnB 共5000t 材料，钢水流动性正常，未出现钢水粘问题，产品发用户使用正常。

5 结论

南钢为工程机械链轨节配件市场开发的40MnB 材料，经用户使用，材料的表面质量、非金属夹杂物和晶粒度满足客户的使用要求，新材料淬透性较原有的40Mn2 材料显著提升，提高履带底盘的使用寿命，推动工程机械配件市场的产品质量。