[发明专利]一种低碳合金钢及销轴及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低碳合金钢的制备方法，包括以下步骤：(1)获得原料轧钢；(2)对上一步的产品进行正火处理；(3)对上一步的产品进行淬火处理；(4)对上一步的产品进行低温回火处理；所述原料轧钢的化学组成包括：C：0.16％～0.19％，Mn：0.8％～1.2％，Si≤0.30％，Ni：0.05％～0.15％，Cr：0.20％～0.40％，Cu：≤0.02％，Mo：0.40％～0.60％，V：0.08％～0.15％，N：0.008％～0.015％，Ti：≤0.008％，Al：≤0.05％，P：≤0.05，S≤0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。

技术领域

本发明属于钢材料领域，具体涉及一种低碳合金钢及销轴及其制备方法。

背景技术

销轴是工程机械设备中常见的连接铰接件，工程机械设备具有自重大、高承载的特性，且工作中长期处于泥沙、粉尘等恶劣环境中，因此工程机械对配套销轴性能的要求较高，除承载能力满足要求，还要求其具有优异的耐磨性能。同时，为了满足轻量化的设计要求，销轴的强度也有更高的要求。此外，工程机械销轴为了实现固定、美观等效果，通常需要焊接处理，因此对销轴材质焊接性有一定要求。

工程机械销轴多采用45、40Cr、42CrMo、45B等材质圆钢，经正火、粗加工、淬火+高温回火、精加工、表面处理(镀铬、感应淬火、QPQ等)后，获得基体综合力学性能优良、表面高耐磨的销轴，销轴屈服强度在600～800MPa之间。

为了获得更高强度的销轴，满足重载设计和轻量化发展要求，本发明拟采用一种低碳高强度低合金钢材质制备销轴。通过调整合金元素含量，采用淬火+低温回火工艺，获得低碳马氏体组织，在保证耐磨性的前提下，显著提升销轴强度。目前该工艺方法多应用于具有良好焊接性能的超高强钢板和耐磨板的制备。

发明内容

发明人已知，相关技术的钢材料机械销轴多选用正火态中碳低合金圆钢，如45号钢、40Cr钢、42CrMo钢、45B钢等，依次经过机加工、调质(淬火+高温回火)处理、精加工、表面处理(镀铬、感应淬火、淬火抛光淬火(QPQ)处理)获得成品销轴。

发明人首次认识到，对于现有45、40Cr、42CrMo、45B等材质销轴，基体经调质处理，整体硬度在25～35HRC之间，显微组织为回火索氏体，屈服强度在600～800MPa之间。这些销轴基体硬度不高，为了提高耐磨性必须进行表面强化处理，如镀铬、感应淬火、QPQ处理等。另外，对一些重载连接部位，由于现用销轴强度受限，往往需要通过增加销轴直径来满足承载设计要求，无法满足轻量化要求。

本公开提供一种高强度耐磨销轴，其能满足重载部位设计要求，而且能够满足轻量化要求。

在一些方面，本公开提供一种低碳合金钢的制备方法，包括以下步骤：

(1)获得原料轧钢；

(2)对上一步的产品进行正火处理；

(3)对上一步的产品进行淬火处理；

(4)对上一步的产品进行低温回火处理；

所述原料轧钢的化学组成包括：

C：0.16％～0.19％，Mn：0.8％～1.2％，Si≤0.30％，Ni：0.05％～0.15％，Cr：0.20％～0.40％，Cu：≤0.02％，Mo：0.40％～0.60％，V：0.08％～0.15％，N：0.008％～0.015％，Ti：≤0.008％，Al：≤0.05％，P：≤0.05，S≤0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。

在一些实施方案中，原料轧钢为热轧钢(再结晶温度以上轧制)。

在一些实施方案中，原料轧钢的化学组成特征在于以下一项或多项：

C：0.17wt％～0.19wt％；