袁淑君，戈文英，欧阳峥容，梁　娜

（山钢股份莱芜分公司　特钢事业部，山东　莱芜271105）



生产技术

链轨节用35MnBM钢的开发生产实践

袁淑君，戈文英，欧阳峥容，梁娜

（山钢股份莱芜分公司特钢事业部，山东莱芜271105）

摘要：在现有35MnBM成分基础上加入一定量的Cr元素来提高钢材淬透性，满足链轨节更高使用强度的要求；通过优化冶炼、连铸、轧制工艺参数，满足洁净度、塔形发纹等要求。检验表明，钢材淬透性J12≥42 HRC，J15≥30 HRC，屈服强度≥775 MPa，抗拉强度≥953 MPa，非金属夹杂物A类、B类≤1.5级，C类、D类≤1.0级，晶粒度≥7级，产品质量稳定，各项性能指标满足用户使用要求。

关键词：链轨节用钢；35MnBM钢；Cr强化；淬透性；力学性能

1　前　言

链轨节是工程机械履带总成中的关键零件，在使用过程中要承受周期性压力和巨大的工作拉力，且直接与地面接触，要求具备表面耐磨性好、心部强韧性较高的综合性能。现链轨节用钢广泛采用35MnBM圆钢，用户通过锻造—机加工—表面淬火工艺，可实现链轨节很好的强韧性配合。但随着我国经济建设的快速发展，履带式工程机械转向大型化，对链轨节的使用强度提出了更高的要求。某用户对莱钢生产的现有35MnBM圆钢的淬透性、力学性能以及塔形发纹等提出了更高的要求。

本研究在现有35MnBM成分基础上加入一定量的Cr元素来提高钢材淬透性；优化冶炼、连铸及轧钢工艺控制，满足用户对钢材性能以及洁净度（非金属夹杂物、气体含量）、低倍发纹等的严格要求。

2　主要技术要求

1）链轨节用钢化学成分要求见表1。要求钢材［N］≤80×10-6。

表1　链轨节用钢化学成分要求%

2）钢材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、晶间裂纹等。要求：一般疏松≤2.0级，中心疏松≤2.0级，偏析≤2.5级。

3）按GB/T 225要求在钢材上取样检验淬透性应符合表2要求。推荐热处理制度：正火（910± 10）℃/空冷+端淬（860±5）℃/水淬。

表2　链轨节用钢淬透性（HRC）要求

4）按GB/T 2975要求制取Φ25 mm纵向拉伸试样以及标准冲击试样后，经过规定的热处理，检测钢材力学性能应符合表3的规定；拉伸试样推荐热处理制度：淬火（860±15）℃/油淬+回火（600± 15）℃/水冷；冲击试样推荐热处理制度：淬火（860± 15℃）/油淬+回火（200±15）℃/水冷。

表3　链轨节用钢力学性能要求

5）按照GB/T 10561标准要求检验钢材非金属夹杂物应符合表4的规定。按照GB/T 6394检验钢材晶粒度应≮6级。钢材每边总脱碳层深度（铁素体+过渡层）不大于公称直径的1.0%。

表4　链轨节用钢非金属夹杂物要求　级

6）按GB/T 15711标准检验发纹，要求：发纹总条数≤20条；发纹最大长度≤7 mm，发纹总长度≤30 mm；每阶上发纹条数≤4条，每阶上发纹总长度≤15 mm。发纹起算长度为2 mm；同一母线上，间距＜2 mm的发纹计为1条；不得有连接两个台阶的发纹。

3　链轨节用钢生产试制

试制工艺路线：50 t电炉—LF精炼—VD真空脱气处理—连铸—入坑缓冷—铸坯加热—轧制—缓冷—精整修磨。

3.1内控成分优化设计

钢材内控成分设计主要为满足钢材力学性能、淬透性要求。根据现有35MnBM钢材淬透性情况可知，J1.5可满足用户要求，J12近30%在37～40 HRC范围内，J15近20%在26～30 HRC范围内，低于用户要求。根据C、Mn、Cr、B对淬透性的影响，超过9 mm后C、B对淬透性的作用大大削弱，要提高J12、J15值，只能从Mn、Cr元素着手优化，而一定的Cr元素可平均提高J1.5至J20值2～4 HRC［1］。因此在本钢种内控成分设计中Cr元素不再当作残余元素控制，而是加入不低于0.15%的Cr来保证钢的淬透性。其他成分按现有35MnBM内控要求执行。

3.2冶炼工艺

采用精料方针，选用优质废钢和含S、P较低的生铁，确保铁水比例不少于40%。要求原辅材料全部烘烤，从而有效地减少钢中气体含量。

电炉冶炼中为有效减少氧气和氮气含量，实行全过程造泡沫渣操作，保证良好的氧化沸腾，促进钢中夹杂物和气体的上浮，脱碳量＞0.30%，控制终点［C］≥0.10%，［P］≤0.012%；严格控制出钢温度，出钢时留钢、留渣操作，严禁下氧化渣，钢包内重新造新渣，出钢加钢芯铝，合金搭配硅锰和高锰进行预脱氧，为精炼创造好的钢水条件。

LF精炼完成脱氧、脱硫、去除夹杂物，成分和温度调整等多项精炼任务；根据渣况调渣及炉渣碱度，保证白渣精炼时间＞15 min。采用“Al+Ti+B”的合金化路线，即LF出钢前终脱氧喂铝线控制钢中铝含量在0.025%～0.050%，保证钢液纯净度；后喂入钛线固定钢中气体氮含量，保证钢中“有效硼”的含量，到VD工位后加入硼铁［2］。在喂入钛线的同时喂入钙线进行夹杂物变性处理，洁净钢水；成分和温度微调，保证钢的性能稳定和连铸工艺温度要求。

在VD工位，钢水进行真空脱气，控制好精炼渣的流动性和真空温度，真空度＜67 Pa下保持时间＞15 min，破真空后继续软吹氩＞12 min。软吹氩时严禁裸露钢水和大氩气量搅拌降温。

3.3连铸工艺

连铸选用性能优良的专用结晶器保护渣，采用全程保护浇注，大包保护采用长水口，中间包采用浸入式水口，以防止钢水二次氧化；采用低过热度浇注，中包钢水过热度控制在15～25℃，防止柱状晶过快生长，以增加铸坯中的等轴晶，减轻中心疏松和偏析；采用结晶器和末端电磁搅拌，结晶器电磁搅拌参数为200 A/3.0 Hz，末端电磁搅拌参数为150 A/12 Hz；注意过热度和二冷配水量，保证铸坯冷却均匀；减少偏析等组织缺陷，提高铸坯质量。

连铸坯不能在冷床上停留，必须及时入坑缓冷，缓冷时间应＞36 h，吊出温度≯250℃。

3.4轧制工艺

钢坯加热温度为1 130～1 200℃，允许温差≤40℃，加热时间1.5～2.5 h。加强对轧制节奏的控制，开轧温度1 090～1 190℃，终轧温度≥850℃。轧前检查修磨导卫、辊道，防止划伤；轧制过程中要密切注意各道次的料型情况，防止出现划伤、折叠、耳子等缺陷，控制钢材的表面质量。钢材堆垛缓冷，24 h后方可运出车间。

后对钢材进行精整修磨：根据钢材弯曲情况，进行矫直处理，端部倒角，消除马蹄形、飞边、毛刺及影响使用的切斜和压扁等现象。

4　产品实物质量及分析

4.1化学成分及气体含量

钢中各成分均控制在内控要求范围内且波动较小，碳含量控制在±0.01%以内，合金元素含量控制在±0.04%以内，整体控制水平较好；钢中P≤0.015%，S≤0.010%，Cu等残余有害元素含量低，达到高级优质钢水平。氧含量控制在（9～15）×10-6，氮含量控制在（54～78）×10-6，满足用户要求。

4.2低倍组织

精炼过程中加强吹氩操作，连铸中采用电磁搅拌，减少了因成分不均匀而产生的偏析；连铸中根据过热度合理优化二冷配水参数，并保证轧制压缩比≮6，保证钢材的致密性。钢材实物检验未发现肉眼可见的缩孔、皮下气泡、裂纹、过烧、有害夹杂物、翻皮、白点和晶间裂纹等对加工有害的缺陷；一般疏松以及偏析均在0.5级以下、中心疏松在1.0级以下。钢材组织致密性较好。

4.3淬透性

钢材淬透性实测结果见表5。钢材淬透性完全满足用户要求。

表5　钢材实测淬透性（HRC）

4.4力学性能

钢材实测力学性能见表6，实物屈服强度、抗拉强度平均值高出用户要求50 MPa以上，常温冲击功达到80 J。可见钢材具有较好的强韧性。

表6　钢材实测力学性能

4.5非金属夹杂物

在LF精炼、VD真空处理过程中加强吹氩搅拌，充分均匀钢液化学成分，脱除钢中气体和促进非金属夹杂物上浮；连铸采用全程保护浇注，所以该钢种非金属夹杂物少。实物检验结果：A细为1.0～1.5级，A粗、B细、B粗为0～1.0级，D细为0～0.5级，其他为0级。

4.6脱碳层及晶粒度

脱碳主要是在坯料加热过程中产生的，其将直接影响钢材的淬火硬度和疲劳强度。轧制过程中严格执行加热制度，钢坯加热温度及时间控制在合理范围内，因此钢材脱碳层检验合格，在0.35～0.40 mm范围内。本钢中含有Ti、Al两种细化晶粒的元素，且轧制中温度制度、压下制度控制较好，因此钢材晶粒较细，实物检测晶粒度为7～8级。

4.7塔形发纹

发纹是由于钢中非金属夹杂物、气孔、疏松等在加工变形过程中沿轧制方向延伸形成的具有一定深度的夹杂物和小裂纹。发纹是钢中的一种宏观缺陷，经热酸浸后，肉眼便可发现，其存在对钢的疲劳强度有不利影响。由于冶炼及轧制过程中操作精细，钢材发纹检验合格，完全满足用户要求。

5　结　语

在现有35MnBM成分基础上加入不低于0.15% 的Cr元素，可完全满足用户J12 40～50 HRC、J15≥30 HRC的高淬透性要求。通过合理设计优化炼钢、连铸、轧钢各项工艺参数，保证了钢材洁净度、低倍发纹、晶粒度、脱碳层等性能要求。从开发成功至今，月生产销售近1 200 t，性能一次性检验合格率达到97.00%，钢的实物质量完全满足用户使用要求。

参考文献：

［1］陈小龙.微量Cr元素对35MnB履带链轨节钢淬透性的影响［J］.四川冶金，2004（2）：17-18.

［2］《钢铁材料手册》总编辑委员会.合金结构钢.钢铁材料手册第4卷［M］.北京：中国标准出版社，2003.

Development and Production Practice of 35MnBM Steel for Track Links

YUAN Shujun, GE Wenying, OUYANG Zhengrong, LIANG Na

（The Special Steel Plant of Laiwu Branch of Shandong Iron and Steel Co., Ltd., Laiwu 271105, China)

Abstract:To improve the hardenability of steel and further to meet the requirement of higher service strength for track links, a certain amount of Cr element on the basis of the existing components of steel 35MnBM was added. To meet user’requirements of cleanliness and tower shaped hairlines, then the process parameters in smelting, continuous casting and rolling were optimized. The test showed that the hardenability J12≥42 HRC, J15≥30 HRC, the Rel≥775 MPa, the Rm≥953 MPa, type A and type B non-metallic inclusions are less than grade 1.5, the type C and type D non-metallic inclusions are less than grade 0.5, the grain size in more than grade 7, the product quality is stable, and each performance index can meet customer requirements.

Key words:track link steel; 35MnBM steel; Cr-strengthening; hardenability; mechanical property

中图分类号：TF762+.3；TG142.1

文献标识码：A

文章编号：1004-4620（2016）02-0013-03

收稿日期：2015-12-30

作者简介：袁淑君，女，1987年生，2008年毕业于西安建筑科技大学金属材料专业。现为山钢股份莱芜分公司特钢事业部工程师，从事优特钢新产品开发及工艺研究工作。