履帶銷套用管SCr440B的開發

張國柱，魏　剛，劉江成（天津鋼管集團股份有限公司，天津300301）

履帶銷套用管SCr440B的開發

張國柱，魏剛，劉江成
（天津鋼管集團股份有限公司，天津300301）

為滿足市場需求，成功開發出規格為Φ73.00mm×14.00 mm的履帶銷套用管SCr440B。該產品為中碳含硼鋼種，生產時要求較高的尺寸精度和淬透性。生產實踐表明，該產品的常規性能檢驗、幾何尺寸、淬透性以及發紋試驗均能夠滿足用戶要求，實現了履帶銷套用管的國產化。

履帶銷套用管；淬透性；發紋試驗

1　引言

天津鋼管集團股份有限公司（以下簡稱TPCO）是國內無縫鋼管生產基地，連續幾年無縫鋼管產量居世界第一。其主要產品為石油套管、油管和管線管、高壓鍋爐管、高壓氣瓶管、液壓支架管等各類專業管材。TPCO憑借領先的生產設備以及多年積累的無縫鋼管生產經驗，時刻把握市場的脈搏，深入了解用戶的需求，成功開發出履帶銷套用無縫鋼管。

建設機械車輛分為兩類：依靠輪胎行駛的（如汽車）和依靠鐵帶行駛的。后一種類型中使用的鐵帶通常指“履帶”。和輪胎相比，履帶與地面的接觸面積更大，因而能夠顯著降低單位面積的承受重量（接觸壓力），這種壓力的降低意味著履帶能夠避免陷入濕地和路況糟糕的道路地面中，確保長距離行駛。履帶銷和套是連接鏈軌節的重要環節。推土機作業時，銷和銷套之間的接觸應力是循環變化的，處于摩擦狀態，其內部磨損是不可避免的[1]。

履帶銷套用管的主要生產難度在于其外徑小、壁厚大（即徑壁比較小），并且要求的尺寸精度高，此外，由于其特殊的使用環境—起到銷軸和履帶間的連接與支撐作用，長期處于承受滾動摩擦的狀態而要求其具有良好的耐磨性，即具有優異的淬透性。為打破長期以來履帶銷套用管一直依賴進口的局面，更好地占領市場，TPCO根據用戶的需求，成功開發出鋼種為SCr440B履帶銷套用管Φ73.00 mm×14.00mm規格的產品，經用戶使用后，認為該產品完全滿足各項技術指標要求。

2　履帶銷套用管SCr440B的成分設計、尺寸要求及工藝流程

2.1履帶銷套用管SCr440B的成分設計

根據用戶的要求，該產品最終的交貨狀態為熱軋狀態。在交付使用后，用戶根據需要切割成特定的長度（約400mm）后進行精加工及淬火處理等方式，以保證其在使用過程中具有足夠的耐磨性。因此用戶提出該產品的設計成分為SCr440B，主要成分見表1。從表1中可知，該成分與國標中的40Cr類似，屬于中碳微合金鋼。硼對淬透性的貢獻，主要在于硼對奧氏體晶界的偏聚[2-3]，使奧氏體分解時新相在奧氏體晶界處形核困難，淬火時推遲了鐵素體在晶界上的形核，從而造成奧氏體分解的孕育期增長，使淬透性提高。研究表明：在鋼中加入0.002%~ 0.003%硼達到的增加淬透性的作用，相當于加入約0.5%的Mn、Cr或Mo。在40Cr成分的基礎上特意增加了硼元素，旨在保證產品具有一定的淬透性。同時保證一定的Ti/N比，保證Ti與N元素能夠充分固溶，達到一定的強化作用。

2.2履帶銷套用管SCr440B的幾何尺寸要求

TPCO與用戶共同開發的履帶銷套用管的規格為Φ73.00 mm×14.00 mm，具體幾何尺寸要求見表2。從表中可知，該產品的外徑公差只有1%（0~+1 mm），尤其是對任一截面壁厚不均的要求，使壁厚的公差范圍又縮小在20%的公差范圍內，同時要求產品具有良好的直度。

2.3履帶銷套用管SCr440B的生產工藝流程

TPCO充分利用現有的煉鋼和軋管設備，結合履帶銷套用管SCr440B的化學成分要求，主要生產工藝流程如下：

電爐→精煉→真空脫氣→連鑄→切割→冷卻→管坯加熱→穿孔→軋管→減徑→冷卻→鋸切→矯直→探傷→檢驗→判定→入庫。

表1　 SCr440B的化學成分要求/%

表2　履帶銷套用管SCr440B的幾何尺寸要求

表3　履帶銷套用管SCr440B的常規檢驗

3　履帶銷套用管SCr440B的性能要求及開發結果

3.1常規性能檢驗

如前所述，由于履帶銷套用管最終以熱軋狀態交貨，故在成品管合格出廠前需要做常規的檢驗，如化學成分、外觀檢查、奧氏體晶粒度、非金屬夾雜物、低倍酸浸、脫碳層等。各項檢驗結果見表3。

從表3中結果可知，各項檢驗結果均滿足用戶的要求。

3.2實際測量的幾何尺寸結果

TPCO開發的履帶銷套用管各項幾何尺寸均滿足用戶的要求。表4中的結果是用戶隨機抽取的2支鋼管No.1和No.2的實際交貨尺寸。從表4中可知，TPCO生產的履帶銷套用管的各項幾何尺寸均滿足用戶的要求，并且任一截面的壁厚不均≤5.0%，遠低于用戶20%的要求。

3.3淬透性試驗

按照GB/T 225-2006鋼淬透性的末端淬火試驗方法（Jominy試驗）[4]中對端淬試樣的要求進行淬透性試驗。在連鑄坯上取一段圓坯鍛造成Φ70 mm的坯子，以保證有足夠的壓縮比（標準中建議在連鑄產品中取樣時，壓縮比至少不小于8:1）。按照如圖1要求的尺寸加工端淬試樣，在WDZ-02自動端淬試驗機上進行淬透性試驗。在試樣加熱前將試樣表面均勻涂抹防氧化層，以防止加熱表面被氧化而影響淬火效果。

具體試驗方案為：淬火溫度950℃，保溫時間30min，之后將加熱后的試樣放在端淬機上冷卻，噴水管正對試樣不帶凸緣的一端，噴水時間10 min，此后將試樣浸入冷水中完全冷卻。

淬火后硬度的測定和準備：在平行于試樣軸線方向采用機加工的方式磨制出兩個相互平行的平面，磨削深度為0.4~0.5mm。之后在AT200 DR洛氏硬度試驗機上測定硬度值。淬透性的要求值與實際值見表5。從表5中結果可知：TPCO和用戶對淬透性的檢驗均滿足設計要求。

3.4發紋試驗

發紋試驗按照日標JISG0556鋼材的發紋目測試驗方法[5]要求執行。對于所開發的Φ73.00 mm× 14.00 mm規格鋼管進行D-1 mm（d I）的1個階梯（即Φ72.00mm）進行加工，試樣尺寸見圖2，其中階梯長度l=63.6 mm。階梯處加工面的粗糙度在Ra 3.2μm~Ra 6.3μm（見JISB0601[6]）。將加工好的試樣放在加熱到65~80℃的工業用鹽酸溶液中，加熱10~30min。試樣浸蝕時，試樣表面不得與其他容器或試樣接觸。試驗后參照JISG 0556標準進行發紋的評定，發紋的要求值為：總條數≤7，總長度≤10 mm，發紋最大長度≤4 mm。

在TPCO的發紋試驗結果和用戶入廠的發紋檢驗結果為，D-1 mm的1個階梯中均未發現裂紋。

表4　履帶銷套用管SCr440B的幾何尺寸精度及實際尺寸

圖1　端淬試樣尺寸

表5　淬透性要求值與實際值

圖2　發紋試驗用試樣（1個階梯）

4　結論

綜上所述，TPCO采用先進的煉鋼和軋管工藝，開發的履帶銷套用管SCr440B，規格為Φ73.00 mm×14.00 mm的產品不僅化學成分等常規檢驗結果和幾何尺寸滿足用戶要求，而且針對該產品所做的特殊的淬透性和發紋試驗均滿足用戶要求，并且得到了用戶的最終認可，徹底打破了履帶銷套用鋼管長期依賴進口的局面，真正實現了履帶銷套用管的國產化，為今后繼續開發其他規格奠定了基礎，在完善了TPCO產品結構的同時，亦提升了鋼管公司的綜合競爭力。

[1]鄭桂蕓.一種履帶式工程機械鏈軌節銷套用鋼及其制造方法[J]. 2012（3）：3.

[2]許洪新，李文卿，杜斌.微量元素鈦和硼對20MnVB鋼淬透性的影響[J].鋼鐵，1991，26（3）：46.

[3]吳素君，硼及其它合金元素對鋼組織性能的影響[M].北京：航空航天大學：2013.

[4]GB/T225-2006，鋼淬透性的末端淬火試驗方法（Jominy試驗）[S].

[5]JIS G 0556:2014（JISF）Method ofmacro-streak-flaw test for steel[S].

[6]JISB0601:2002（JISF），Geometrical Product Specification（GPS）-Surface texture:Profile method-Terms,definitions and surface texture parameters[S].

Development of SCr440B Pipe for Caterpillar Pin Bush App lication

ZHANG Guo-zhu,WEI Gang and LIU Jiang-cheng
(Tianjin Pipe[Group]Corporation,Tianjin 300301,China)

In order tomeetmarket demands,SCr440B caterpillar pin bush pipe sizedΦ73.00 mm× 14.00mm was successfully developed.The product ismedium carbon boron steel requiring high dimensional precision and hardenability.Production practice showed its normal property test,geometric dimension,hardenability and flake test can allmeet the requirement of the customer,realizing the localization of caterpillar pin bush pipe.

caterpillar pin bush pipe;hardenability;flake test

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.01.004

2015-10-13

2015-11-02

張國柱（1984—），男，碩士，工程師，主要從事無縫鋼管的設計開發工作。