銷軸套管用鋼40CrB的開發實踐

王明元¹  張小華¹  潘宇¹  李旭友¹  劉坤²

（1.鋼鐵研究總院華東分院，江蘇 淮安 222001；2.東方潤安集團有限公司，江蘇 常州 213151）

摘  要：介紹了對銷軸套管用鋼40CrB的性能要求、開發方案及生產工藝，并對產品實際性能進行了分析。

關鍵詞：套管用鋼；窄淬透性；40CrB

1 引言

本次開發的40CrB主要用于工程機械用鋼圖1，其要求是純凈度高、硬度均勻、淬透性窄。東方潤安集團有限公司根據客戶的要求，制定方案進行了試驗，成功開發出了銷軸套管用鋼圖2。

圖1 工程機械車                      

   圖2 銷軸套管

2材料技術要求

2.1 鋼的化學成分及允許偏差

2.1.1化學成分（熔煉）

表1  熔煉化學成分/%

1.1.2 化學成分允許偏差

鋼材（或坯）的化學成分允許偏差應符合GB/T222的規定。

2.2  低倍組織

表2 低倍組織合格級別

2.3 非金屬夾雜物

表3 非金屬夾雜物合格級別

2.4奧氏體晶粒度不小于6級

2.5 末端淬透性

表4 末端淬透性/HRC

3 開發方案

3.1 生產工藝路線

3.2 化學成分設計

表5  內控熔煉化學成分/%

4 生產過程

4.1 BOF

由于轉爐初煉鋼水中碳氧積近似于一個常數，對轉爐終點碳與鋼水氧含量測量，平均后如圖3所示。

圖3 轉爐終點平均碳含量與氧含量的關系

為了保證鋼中夾雜物的含量符合客戶要求，初煉鋼水中原始[O]含量越低越好；同時由于成本因素，初煉鋼水[C]實際控制范圍0.08%~0.20%。

為了保證轉爐出鋼時的脫氧效果，控制成本，出鋼后[Al] ≥0.008%；脫氧劑鋁塊加入量如表6所示。

表6  出鋼加入鋁塊

注：根據后吹情況，鋁塊加入量適當增加。

經過轉爐現場調節脫氧劑的加入量，[Al] ≥0.008%達到95%以上；轉爐出完鋼后，鋼中[O] ＜0.0060%；為精煉創造了良好冶煉條件。

4.2  LF

為了保證鋼水的低氧含量，采用高堿度渣操作；為了保證鋼水純凈度，需要爐渣有好的流動性，將渣中的Al₂O₃含量控制范圍25%~35%。

精煉爐的終渣化學成分和指標見表7。

表7  精煉爐渣化學指標

表8  爐渣物理指標

通過控制爐渣成分，保證了爐渣的流動性和堿度；保證白渣精煉20min以上，充分擴散脫氧，LF精煉結束后鋼中活性[O]：0.0006%~0.0012%。

4.3 CCM

采用低過熱度澆注和低拉速（過熱度20℃~30℃，拉速1.3m/min），保證鋼的內部質量；采用合適的結晶器電磁攪拌電流和頻率，減少偏析；使用專用的高堿度覆蓋劑和結晶器保護渣，提高鋼水的純凈度；采用普銳特公司的動態輕壓下技術圖4，壓下量達到8mm，保證鑄坯低倍質量。

圖4連鑄動態輕壓下

4.4 CR

   軋鋼時鋼坯加熱一段溫度≤850℃，加熱二段溫度1070~1170℃，均熱段溫度為1150~1200℃，開軋溫度為1050-1080℃，終軋溫度為950-980℃；優化加熱時間，減小碳偏析。

5 鋼材檢驗分析

5.1 化學成分

為了控制窄淬透帶，采用窄成分控制方案，縮小淬透性影響比較大的C、Mn、Cr等元素控制范圍；減輕了爐與爐之間化學成分的差異，保證在一定調質溫度范圍的連續性生產以及力學性能均勻；

表9 實際化學成分成分控制范圍/%

5.2鋼材低倍組織

通過低過熱度澆注、結晶器電磁攪拌以及動態輕壓下，降低了連鑄坯的偏析和縮孔等缺陷級別；軋鋼的軋制比達到10以上，鋼材的實際低倍組織評級結果見表10.

表10  鋼材的低倍組織評級

圖5鋼材酸洗低倍組織

5.3非金屬夾雜物

鋼材的實際非金屬夾雜物控制級別見表11

表11 鋼材的非金屬夾雜物評級

由于到LF爐，鋼水氧含量較低，鋼包爐渣流動性好，擴散脫氧充分，精煉時間較長，夾雜物有充分的時間上浮及大的壓縮比，總體實物夾雜物級別比較低。

5.4晶粒度

鋼材的奧氏體晶粒度6~7級。

圖6 顯微組織

5.5 淬透性值

試樣熱處理工藝，正火溫度（870±10）℃，端淬溫度（845±5）℃；淬透性值滿足窄淬透帶要求。

表12 實際的淬透性值

（1）東方潤安集團有限公司采用轉爐長流程工藝，通過控制頂渣設計，連鑄采用動態輕壓下技術等措施，最終成功開發出了高純凈度、組織均勻的鏈條套管用圓鋼，其各項性能指標滿足了用戶對材料要求。

（2）通過開發研究，調整合適的工藝參數，為批量化生產銷軸套管用鋼打下了堅實的基礎。