高級鏈條鋼23MnNiMoCr54熱處理工藝研究

杜顯玲（兗礦集團鄒城金明機電有限公司，山東濟寧 273500）

高級鏈條鋼23MnNiMoCr54熱處理工藝研究

杜顯玲
（兗礦集團鄒城金明機電有限公司，山東濟寧 273500）

本文圍繞高級鏈條鋼23MnNiMoCr54熱處理工藝為中心進行展開，從高級鏈條鋼23MnNiMoCr54熱處理工藝的發(fā)展，過程以及出現(xiàn)的問題提出解決措施三個方面入手，全面了解高級鏈條鋼23MnNiMoCr54熱處理工藝，旨在為實際的高級鏈條鋼生產(chǎn)提供扎實、可靠的理論基礎。

高級鏈條鋼 23MnNiMoCr54 熱處理工藝

觀察目前整個國內(nèi)外的鏈條市場，可以發(fā)現(xiàn)對于高級鏈條鋼的需求正在不斷加大，與此同時對鏈條鋼的質(zhì)量要求也在不斷提高。目前我國國內(nèi)主要都是從國外進口23MnNiMoCr54，但是日益緊張的供貨局勢導致我國生產(chǎn)高強度高質(zhì)量的圓環(huán)鏈出現(xiàn)一定緊張局勢，在這匯總情況之下我國就需要逐漸轉(zhuǎn)變進口的局勢，實現(xiàn)我國高級鏈條鋼想國產(chǎn)化生產(chǎn)的目標。

1　高級鏈條鋼23MnNiMoCr54熱處理工藝的發(fā)展

熱處理決定了鏈條鋼的質(zhì)量與性能，因此合理、高效的熱處理工藝是保證高級鏈條鋼具有良好穩(wěn)定性的有效方法。

（1）在制作鏈條的早期使用的熱處理方法是輻射式加熱爐，例如轉(zhuǎn)底爐等。其中回火加熱采用的是對流加熱爐［1］。這種方式需要加熱的實踐長，效率不高，其中部分設備還需要較長的牽引鏈。鏈條在整個的加熱過程中由于表面氧化程度較高，難以得到非常細的奧氏體晶粒，最終導致當時生產(chǎn)出來的鏈條質(zhì)量一般。隨著熱處理工藝的技術不斷發(fā)展，后期發(fā)展起來的中頻感應加熱法被廣泛應用，鏈條的熱處理質(zhì)量有明顯的提高。

（2）鏈條回火技術，最初采用的是均溫回火方式，目前發(fā)展比較穩(wěn)定的是中頻差溫回火以及均溫回火加差溫回火方式。所謂的均溫回火就是考慮到鏈條回火之后鏈環(huán)各個部分的硬度相同，但是其鏈環(huán)都是通過焊接而成，回火溫度過低會導致焊接處容易產(chǎn)生斷裂，而鏈環(huán)硬度較高其直臂外側(cè)與輸送機的中班產(chǎn)生摩擦也十分容易產(chǎn)生裂紋，如果回火溫度低還可能導致鏈條的韌性降低。差溫回火采用感應加熱的方式，這種加熱原理更加符合鏈條的加熱條件，即鏈環(huán)肩頂部硬度高，耐磨，其直臂部硬度低，韌性好。這種熱處理方式能夠大大提高鏈條質(zhì)量［2］。

2　高級鏈條鋼23MnNiMoCr54熱處理工藝的過程

采用中頻感應加熱方式，其具有的加熱速度快、氧化少等特點，不僅符合目前的綠色生產(chǎn)，其生產(chǎn)的鏈條強韌性也達到一定指標。采用中頻感應熱處理方式其具體過程既是先采用大功率的感應加熱設備中頻感應連續(xù)爐，實現(xiàn)對鏈條淬火、回火的分來處理，利用紅外線測溫的方式嚴格控制鏈條入火之前淬火與回火的溫度，通過在實際當中進行試驗發(fā)現(xiàn)，進行淬火、回火其冷卻介質(zhì)均為水，水溫控制在30℃以下。進行淬火加熱其功率要控制在25-35Kw之間，鏈條速度需要控制在8-9Hz，溫度控制在930℃-960℃之間，就能夠達到一定質(zhì)量要求的淬硬層與鏈條硬度。針對回火工序其加熱功率控制在10-20KW，溫度控制在500℃-550℃。鏈條速度保持在15-16Hz之間。

3　高級鏈條鋼23MnNiMoCr54熱處理工藝的改進

針對圓環(huán)鏈生產(chǎn)中不可避免的出現(xiàn)單環(huán)修接的熱處理工藝問題，進行工藝上改進的提出。分別選用930℃、950℃、970℃對修接單環(huán)電阻淬火加熱，5%鹽溶液強烈淬火，得到的硬度會H R C 4.3、HRC44.2、HRC44。

（1）關于電阻加熱特性分析［3］。淬火加熱溫度高，其熱傳導速度快，其硬度基本相同。在回火處理時，加熱溫度低導致熱傳導速度慢，加熱時間也影響到了熱傳導的速度。再加上其他因素的影響導致鏈環(huán)肩頂部的電流密度低于直部截面電流密度，導致肩頂部硬度高于直部硬度。修接單環(huán)電阻加熱950℃，5%鹽水溶液強烈淬火，再采用電阻加熱400℃回火，針對直部、肩部與頂部三個，可以發(fā)現(xiàn)直部的馬氏體形態(tài)與方向性消失，只有肩部還存在部分的馬氏體形態(tài)與方向性，而頂部則完全保留了馬氏體形態(tài)與方向性。從這一點可以說明在進行修接環(huán)電阻加熱回火時，沿鏈環(huán)溫度不均勻，得到的回火組織也不同，其直部回火溫度高，頂部回火溫度低。

（2）從淬火態(tài)組織上進行觀察，3個淬火加熱溫度930℃淬火板條馬氏體稍微細小，但是其得到的硬度最低，這點說明了930℃快速加熱奧氏體不夠充分；950℃淬火板條馬氏體稍微高于930℃淬火板條馬氏體，得到的硬度也高；950℃與970℃的淬火硬度一直，但是970℃的板條馬氏體更加粗大。想要了解淬火態(tài)材料的硬度，只需要了解馬氏體的碳含量，三個溫度奧氏體的碳含量差別不大，得到的硬度差距也不會太大。當硬度相同時，微觀組織形態(tài)不同對鏈條鋼的影響也不同，其主要表現(xiàn)在塑性與韌性兩個方面，當微觀組織粗大時鋼的塑韌性也會下降，因此，針對加熱溫度的選擇最好是控制在950℃。

（3）采用某一規(guī)格鏈條進行鍛煉修接環(huán)熱處理，淬火工藝為950℃電阻加熱，5%鹽水溶液淬火，回火溫度選擇350℃、400℃、450℃、500℃，最終結果表明，在950℃電阻加熱，5%鹽水溶液淬火條件下，350℃與400℃經(jīng)過回火之后其鏈條性能能夠滿足相關標準，而經(jīng)過950℃電阻加熱，5%鹽水溶液淬火條件，經(jīng)過450℃與500℃的回火的鏈條性能不能達到相關指標要求，其斷裂部位發(fā)生在修接環(huán)的肩部，因此可以看出提高了回火溫度對修接環(huán)存在一定明顯影響，導致直部、肩部與頂部的回火溫度差減小，其肩部承受了主要的剪切載荷，因此肩部更加容易發(fā)生塑性變形而斷裂。因此針對修接環(huán)的熱處理工藝應該為950℃加熱，5%鹽水淬火以及400℃回火。

通過實驗證明采用這種強烈淬火熱處理工藝其生產(chǎn)的鏈環(huán)焊口沖擊韌性斷口韌窩較深，其碳化物顆粒十分細小，在斷裂的過程中發(fā)生了均勻的微觀塑性變形，提高其韌性度。

4　結語

總而言之，我國想要生產(chǎn)出高級鏈條鋼23MnNiMoCr54鋼，熱處理工藝的優(yōu)化是一個重點內(nèi)容，由于熱處理工藝決定了鏈條的質(zhì)量與性能，因此必須理論結合實際創(chuàng)新出更為先進的技術有效解決其中出現(xiàn)的斷鏈等各種問題。

［1］李振軍，劉燕明，劉建英等.等離子噴涂Sm2Zr2O7熱障涂層的熱沖擊性能數(shù)值模擬［J］.熱加工工藝，2010，17（08）：203.

［2］霍肖菲，湯秀山，李吉峰等.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的金屬陶瓷TiC-Ni觸變成形本構關系模型［J］.熱加工工藝，2010，19（08）：245-246.

［3］李長榮，楊洪，文輝.稀土元素對硬線鋼中夾雜物的變性處理［J］.熱加工工藝，2010，39（08）：152.