一种新型履带销轴材料及其热处理工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种新型履带销轴材料及其而处理工艺，该新型履带销轴材料按重量百分比计，其化学成分为：C：0.32‑0.38％，Si：0.15‑0.35％，Mn：0.8‑1.5％，P：≦0.025％，S：≦0.025％，Cr：0.15‑0.25％，Ni：≤0.20％，Cu：≤0.25％，B：0.0005‑0.0035％，Al：0.015‑0.050％，Ti：≤0.05％，Mo：≤0.05％，且Ti/Ni≥4，其余为Fe和不可避免杂质。本发明专利技术的新型履带销轴材料，其与45B销轴相比，三点压弯强度提升了20％以上，挠度提升了50％以上，冲击功增加了50％；其与现有履带销轴材料相比，各项性能相当，但综合成本下降了20％以上，故该履带销轴材料在力学性能和成本上俱佳，具有较大的综合优势。

【技术实现步骤摘要】
一种新型履带销轴材料及其热处理工艺
本专利技术属于机械设备制造
，涉及一种机械设备制造材料，尤其涉及一种新型履带销轴材料及其热处理工艺。
技术介绍
挖掘机组合式履带销轴在服役过程中受到剪切、弯曲、扭转多种交变载荷作用，要求销轴本身具有较高的抗弯、抗剪强度，韧性和疲劳性能，同时销轴表面与轴套内孔之间通过回转配合来实现履带的回转动作，故还要求其表面具有较高的耐磨性。该重载、交变载荷下工作的销轴常规一般选择45#、40Cr等中碳合金钢调质钢再进行销轴表面感应淬火来获得基体强度、韧性好和表面耐磨性好的综合性能指标。但调质工序周期长且浪费能源，所以挖掘机械行业为节能增效引入了一种45B材质并配合通过式感应淬火，即在45钢基础上添加微量的稀土元素B，一方面增加了45钢淬透性，另一方面通过固溶强化提升基体性能，再加上采用扫描式表面感应淬火工艺获得表面耐磨层，来获得与传统中碳合金钢+透热式表面感应淬火相当的机械性能和磨损性能。但是硼元素不仅高温易挥发，且易与钢中氮元素形成氮化硼相而形成不了固溶强化的效果，一般还需要进行固氮处理来获得酸溶性硼，所以冶炼难度较高。国内含石家庄钢铁、大冶特钢等多数钢厂所产45B材质的稳定性不足，导致利用45B加工的销轴力性能不稳定，各批次三点压弯性能波动大，表现为销轴脆性大，缺口敏感性明显，在销轴表面磨损缺陷处产生裂纹源并产生脆断。我司母公司三一重机有限公司的挖掘机产品近年发生多起因材料不稳定导致的早期销轴脆性断裂，且我司场内销轴的三点压弯性能时常出现不合格问题。此问题已成为重品问题，亟待解决。此外，中国专利ZL201310535446.X公开了一种履带销材料，其通过研发了Fe-Mn-Cr-Mo来改善材料的性能，解决了45B材质不稳定的难题，但是Cr、Mo的加入增加了不少材料成本(20％以上)，所以其暂无推广价值。因此，目前所采用的履带销轴存在的如下技术问题：a、行业现用45B材质的冶炼难度大、稳定性不足，导致利用45B加工的销轴力性能不稳定，各批次三点压弯性能波动大，表现为销轴脆性大，缺口敏感明显，易产生脆断。b、新研发的Fe-Mn-Cr-Mo系销轴材质+通过式表面淬火工艺替代现有材料、工艺可以解决销轴性能稳定问题，但因Cr/Mo的加入增加了20％以上的成本。综上所述，开发一种在性能上和成本上均较现有材料有优势的材料及匹配工艺，对整个行业都具有重大促进意义。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是针对上述现有技术中的技术缺陷，提供一种用于工程机械履带销轴的新型履带销轴材料及其热处理工艺。本专利技术所提供的新型履带销轴材料是一种新型的Fe-Mn-B系材料，通过表面感应淬火工艺处理后，其与现用45B通过式表面淬火销轴相比，三点压弯强度提升了20％以上，挠度提升了50％以上，冲击功增加了50％；其与ZL201310535446.X所披露的履带销轴材料相比，以上性能相当，但综合成本下降了20％以上，所以本专利技术履带销轴材料相比现有材料，在力学性能和成本上俱佳，具有较大的综合优势。本专利技术提供了一种本专利技术所提供的用于工程机械履带销轴的新型履带销轴材料是一种新型的Fe-Mn-B系材料，其的成分和工艺要点如下：为降低材料的脆性提升材料韧性，在现用45B基础上将碳含量降低至0.35左右，而通过略微提高了Mn的含量至0.8-1.5来提升淬透性，因C含量下降使基体韧性提升故可将感应淬火心部硬度提升至HRC40以上提升基体强度，表面硬度保持在52-60HRC，从而获得综合的强度、韧性和耐磨性指标。C元素对钢的强度和硬度影响最大，碳含量高于0.50％左右时，钢材的塑性、韧性下降；碳含量低于0.30％时，强度和表面淬火硬度会不足；为降低原45B的脆性，将履带销轴的C降低至0.30-0.40％。Mn是固溶强化元素，增加淬透性，改善珠光体+铁素体的冲击韧性和塑性。但是高于1.5％，会导致钢的韧性下降，因此，新设计的组分在原45B基础上，将0.5-0.8％提升至0.8-1.5％，提升固溶强化效果，减少对B的依赖程度。B：钢中加入微量的硼能显著提高淬透性，同时通过固溶强化同时还可以获得优良的机械性能，一般添加量为：0.0005％-0.0035％。Al：适量添加用于脱氧，要保证钢中的钛、硼不被氧化，Al控制在0.015％～0.050％较合适。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的第一个方面是提供一种新型履带销轴材料，按重量百分比计，其化学成分为：C：0.32-0.38％，Si：0.15-0.35％，Mn：0.8-1.5％，P：≦0.025％，S：≦0.025％，Cr：0.15-0.25％，Ni：≤0.20％，Cu：≤0.25％，B：0.0005-0.0035％，Al：0.015-0.050％，Ti：≤0.05％，Mo：≤0.05％，且Ti/Ni≥4，其余为Fe和不可避免杂质。进一步地，所述的新型履带销轴材料，按重量百分比计，其化学成分为：C：0.33-0.37％，Si：0.20-0.31％，Mn：1.0-1.35％，P：≦0.020％，S：≦0.018％，Cr：0.17-0.23％，Ni：≤0.15％，Cu：≤0.15％，B：0.0010-0.0030％，Al：0.020-0.040％，Ti：≤0.04％，Mo：≤0.03％，且Ti/Ni≥4，其余为Fe和不可避免杂质。进一步优选地，所述的新型履带销轴材料，按重量百分比计，其化学成分为：C：0.34-0.36％，Si：0.27-0.31％，Mn：1.1-1.3％，P：≦0.012％，S：≦0.01％，Cr：0.18-0.21％，Ni：≤0.04％，Cu：≤0.05％，B：0.0015-0.0020％，Al：0.025-0.035％，Ti：≤0.03％，Mo：≤0.02％，且Ti/Ni≥4，其余为Fe和不可避免杂质。进一步较为优选地，所述的新型履带销轴材料中，所述Ti/Ni为5-12。本专利技术的第二个方面是提供一种用于上述新型履带销轴材料的热处理工艺，采用感应淬火+低温回火工艺：感应淬火整体淬透，保证心部硬度≥40HRC以上，表面硬度52-60HRC的热处理规格，表面及心部组织均为回火马氏体。本专利技术采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：1、本专利技术所提供的新型履带销轴材料，较行业现用45B销轴相比，三点弯曲强度、挠度、韧性均有很大提升，且各批次稳定性更高；其中，三点压弯强度提升了20％以上，挠度提升了50％以上，冲击功增加了50％；2、与ZL201310535446.X所披露的履带销轴材料相比，各性能相当，但综合成本下降了20％以上，因此具有明显的市场推广价值；3、该新型履带销轴材料的履带销轴通过三一挖掘机的耐久试验，质保要求3000H无故障，通过认证和批量切换许可，具有实际市场应用实例。附图说明图1为本专利技术实施例利用力学试验机进行试验的结构示意图；图2为采用本专利技术新型履带销轴材料的销轴心部和现用45B销轴心部的硬度梯度对比图；图3为采用本专利技术新型履带销轴材料的销轴心部和现用45B销轴心部的金相组织对比图；其中，各附图标记为：1-液压试验机、2-压头、3-销轴、4-支辊。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本专利技术，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型履带销轴材料，其特征在于，按重量百分比计，其化学成分为：C：0.32‑0.38％，Si：0.15‑0.35％，Mn：0.8‑1.5％，P：≦0.025％，S：≦0.025％，Cr：0.15‑0.25％，Ni：≤0.20％，Cu：≤0.25％，B：0.0005‑0.0035％，Al：0.015‑0.050％，Ti：≤0.05％，Mo：≤0.05％，且Ti/Ni≥4，其余为Fe和不可避免杂质。

【技术特征摘要】
1.一种新型履带销轴材料，其特征在于，按重量百分比计，其化学成分为：C：0.32-0.38％，Si：0.15-0.35％，Mn：0.8-1.5％，P：≦0.025％，S：≦0.025％，Cr：0.15-0.25％，Ni：≤0.20％，Cu：≤0.25％，B：0.0005-0.0035％，Al：0.015-0.050％，Ti：≤0.05％，Mo：≤0.05％，且Ti/Ni≥4，其余为Fe和不可避免杂质。2.根据权利要求1所述的新型履带销轴材料，其特征在于，按重量百分比计，其化学成分为：C：0.33-0.37％，Si：0.20-0.31％，Mn：1.0-1.35％，P：≦0.020％，S：≦0.018％，Cr：0.17-0.23％，Ni：≤0.15％，Cu：≤0.15％，B：0.0010-0.0030％，Al：0.020-0.040％，Ti：≤0.04％，Mo：≤0.03...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伟，王晓荣，
申请(专利权)人：索特传动设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32