淬火工藝對(duì)履帶板鋼ZG31Mn2SiREB沖擊性能的影響

履帶板是履帶式拖拉機(jī)等重載車輛中用量較大且易磨損的部件。履帶板工作時(shí)直接與土壤、砂石等接觸，承受著整機(jī)的重量、牽引及其與土壤的摩擦，受到?jīng)_擊、拉伸、擠壓和彎曲等復(fù)雜應(yīng)力的作用，在使用過程中極易造成過量磨損、變形等而失效。因此，要求履帶板應(yīng)具有高的強(qiáng)度，良好的韌性和耐磨性。傳統(tǒng)上，重載車輛鑄造履帶板所應(yīng)用的耐磨材料主要是高錳鋼ZGMn13。高錳鋼高的耐磨性只有在強(qiáng)烈沖擊的工況條件(即高應(yīng)力工況條件)下產(chǎn)生足夠的加工硬化才能發(fā)揮出來，在非強(qiáng)烈沖擊工況條件(中小能量沖擊載荷作用)下，由于其表層不能產(chǎn)生足夠的加工硬化，因而硬度低，耐磨性差。根據(jù)履帶板工況條件(低應(yīng)力磨料磨損)及其對(duì)材料的要求，采用中碳硅錳鋼代替高錳鋼制作拖拉機(jī)履帶板，具有高強(qiáng)度和一定的韌性，耐磨性高于高錳鋼，且降低成本。中國一拖集團(tuán)有限公司研制的ZG31Mn2SiREB履帶板用中碳硅錳鋼，已在東方紅履帶拖拉機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用，但其熱處理工藝一直沿用高錳鋼ZGMn13的水韌處理工藝，其熱處理工藝的合理性有待驗(yàn)證。在實(shí)際生產(chǎn)中，ZG31Mn2SiREB履帶板的力學(xué)性能尤其是沖擊性能(具體指標(biāo)為沖擊功AK值)極不穩(wěn)定，且波動(dòng)范圍大，嚴(yán)重影響了履帶板的產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命。本文通過對(duì)不同淬火工藝條件下ZG31Mn2SiREB的組織性能進(jìn)行研究，分析淬火工藝對(duì)其性能的影響，為改進(jìn)其熱處理工藝以提高其韌性提供依據(jù)。

中國一拖集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的履帶板鋼ZG31Mn2SiREB是在5t酸性電弧爐中冶煉，主要原料為：廢鋼、回爐料、少量生鐵、錳鐵、1號(hào)硅鐵稀土(27%～30%RE)。成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；下同)控制范圍為：0.28～0.34C，1.3～2.0Mn，0.4～1.0Si，P、S≤0.04，0.02～0.04RE，0.001～0.004B。鋼水澆注前采用1號(hào)硅鐵稀土對(duì)其進(jìn)行變質(zhì)處理，稀土-硼復(fù)合變質(zhì)劑采用沖入法加入澆注小包內(nèi)(加入量為0.15%)。鋼水處理前進(jìn)行充分的脫氧脫硫處理，以降低P、S雜質(zhì)的有害影響。鋼水出爐溫度為1640～1700℃，澆注溫度為1520～1560℃，采用雙鉑銠熱電偶測(cè)溫。爐前取樣化學(xué)成分為：0.30C，1.95Mn，0.75Si，0.032S，0.029P。處理后的鋼水澆鑄成標(biāo)準(zhǔn)Y型試塊，共澆鑄3個(gè)Y型試塊(同一爐次)，冷卻至室溫后打箱取出試塊。在每個(gè)Y型試塊下端用線切割的方法切取6個(gè)10.6mm×10.6mm×55mm的沖擊試塊，共切取18個(gè)。將18個(gè)沖擊試塊分為3組，每組6個(gè)試塊，進(jìn)行不同溫度(880、940和1050℃)保溫1h水淬+200℃×2h空冷的熱處理。

ZG31Mn2SiREB目前的熱處理工藝是由鑄態(tài)直接高溫奧氏體化淬火(回火)，在淬火前未經(jīng)正火或退火等組織預(yù)先熱處理，而鑄態(tài)組織的均勻細(xì)化，可促使淬火(回火)態(tài)有利組織的形成，提高鋼的韌性。因而，要使其微區(qū)成分比較均勻，淬火(回火)后組織比較細(xì)小，應(yīng)在淬火前進(jìn)行正火或退火預(yù)處理，且淬火溫度也不易太高。