本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种非调质钢支重轮及其制备方法。
背景技术：
支重轮是履带式工程机械行走机构的重要部件，其主要作用是支撑设备自重及荷载，让履带沿着轮子行走。对于吨位较大的履带式设备，如大吨位挖掘机、起重机，其支重轮需具有良好的综合力学性能及表面耐磨性能。
目前，支重轮多选用50Mn、40Mn2、42CrMo等材质，采用铸造或锻造工艺成型，机械粗加工后，通过调质处理获得较优的整体综合力学性能，然后利用表面淬火处理，使轮体表面硬度达到45HRC~55HRC，以此增加支重轮的表面耐磨性能。该工艺制备的支重轮具有良好的综合力学性能和表面耐磨性能，但其加工过程中需多次加热，能源耗费很大。调质处理过程不仅需耗费大量能源，还需消耗水、专用淬火油等，不利于节约能源和保护环境。
非调质钢不需调质处理即可获得优异的综合力学性能。常用的非调质钢通过加入钒、钛、铌微合金化元素，形成细小的碳化物和氮化物达到使钢强化的目的，室温组织为细小的珠光体及铁素体，综合力学性能较优，目前多应用于汽车轴类件、杆类件。通过控制冷却，该类非调质钢的屈服强度可达到600MPa~700MPa，与优质调质钢尚有差距。近年来，高强型的贝氏体非调质钢、马氏体非调质钢发展迅速，拓展了非调质钢的应用范围。对于非调质钢锻件，其传统冷却方法是将热锻件放置在空气中进行冷却或者采取简单的保温措施，该方法存在一定的缺点和不足，具体表现在：锻件的硬度和力学性能难以控制，外界环境对最终零部件的性能影响较大，废品率高。
为了获得优异的综合力学性能和表面耐磨性能，履带式行走机构用支重轮传统热处理工艺手段为调质+表面感应淬火。传统的调质+表面感应淬火处理工艺，支重轮坯料加热锻造成型后，需重新加热保温淬火及回火处理，获得良好的综合力学性能后，再次对支重轮的工作面进行感应加热淬火，以此获得高硬度、高耐磨性能的工作面。零件成型工序多，工期长，生产过程需多次加热，能源消耗大，增加了生产成本。调质时需要专用的淬火油、淬火液，不利于节能减排，绿色生产。
为了降低支重轮的生产周期和制造成本，部分厂家开发了一种利用锻造余热进行淬火强化的支重轮制备方法。此方法通过控制锻造后的余热温度，直接采用锻造余热淬火+低温回火工艺，获得具有一定硬度的支重轮成品。该方法从坯料至最终成品只需一次加热淬火，提高了能源的利用效率，大幅降低了生产能耗和制造成本。
利用锻造余热进行淬火强化获得支重轮的制备方法，工序较少，能源利用率高。但该工艺方法在实际应用中仍存在以下问题：（1）当支重轮尺寸较大时，由于各部位冷速不一致而导致各部位温度不均，从而导致局部区域未淬硬，以及不同部位淬火变形不均匀的问题；（2）锻件表面氧化皮的存在，降低表面淬硬的质量，易出现淬火软点而影响零部件的耐磨性能；（3）支重轮热处理工艺为整体淬火+低温回火，其工作面硬度一般为45HRC~55HRC，难以获得更高的工作面硬度。
技术实现要素：
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种非调质钢支重轮及其制备方法，该制备方法不需进行调质工序，降低能源消耗和生产成本。采用该制备方法获得的非调质钢支重轮，屈服强度不小于800MPa，抗拉强度不小于900MPa，断后延伸率不小于11%，综合力学性能优异，可满足中大吨位履带式工程机械对支重轮的力学性能要求。采用该制备方法获得的支重轮，工作面硬度可达55HRC~61HRC，耐磨性能优异。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种非调质钢支重轮的制造方法，其特征在于：所述支重轮坯料为可锻造非调质钢，将支重轮坯料依次进行锻造加热、锻造，控制冷却，表面感应淬火处理，得到成品支重轮。
进一步的，所述非调质钢，以质量百分比计，含有C：0.34~0.52%、Si：0.20~0.50%、Mn：1.20~2.0%、S：0.04~0.07%、Cr：0.05~0.50%、V：0~0.25%、Ti：0~0.1%、B：0.0005~0.0035%，其余部分为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，所述控制冷却的过程中，锻造支重轮的温度与时间的关系为：以锻前加热出炉为时间起点，则：锻前加热——锻前加热出炉——锻造成型——锻后控冷入炉——锻后控冷出炉——入料筐；
在锻前加热出炉时的温度为1150℃~1200℃；
到0.25min~0.30min，预锻前的温度为1030℃~1080℃；
到0.65min~0.80min，终锻后的温度为840℃~870℃；
到1.00min~1.20min，锻后控冷入炉时的温度为810℃~840℃；
到3.20min~4.85min，锻后控冷出炉时的温度为450℃~480℃；
到6.50min~7.00min，入料框时的温度为360℃~380℃。
进一步的，所述控制冷却的过程中，当锻件控冷入炉时，冷却速度控制在1.6℃/s~3.0℃/s，直至锻件控冷出炉。该步骤可保证所述非调质钢支重轮锻件冷却后，相变组织中产生适宜数量的贝氏体相，在保证塑性和韧性的基础上，提高零部件的强度和硬度，获得优异的综合力学性能，从而满足支重轮零部件，特别是中大吨位履带式工程机械支重轮零部件的整体力学性能要求。
进一步的，所述表面感应淬火处理，确保支重轮工作面硬度达到55HRC~61HRC，硬化层深度为8mm~18mm。所述表面感应淬火处理为本领域技术人员熟知的技术手段，本发明对此无特殊限制。
本发明还提供一种非调质钢支重轮，采用权利要求上述的制备方法制备而成。
本发明所述的非调质钢支重轮，无需进行调质处理，即可获得屈服强度不小于800MPa，抗拉强度不小于900MPa，断后延伸率不小于11%。
采用该方法制备的支重轮，主要用于履带式工程机械，如挖掘机、起重机等，特别适用于中大吨位履带式工程机械。
有益效果：本发明提供的非调质钢支重轮及其制备方法，该制备方法通过选择合适的非调质钢原料，满足支重轮的锻造和表面感应淬火工序对原料的成分要求。通过锻后控制冷却，获得了贝氏体及铁素体的混合组织，无需进行调质处理，即获得了较优的综合力学性能，其屈服强度不小于800MPa，抗拉强度不小于900MPa，断后延伸率不小于11%，满足中大吨位履带式工程机械对支重轮的力学性能要求。后期采用的表面中频感应淬火工艺，使支重轮获得了一定深度的硬化层，表面硬度达55HRC~61HRC，耐磨性能优异。本发明提供的非调质钢支重轮，在去除调质处理工序的情况下，仍获得了良好的综合力学性能和极高的工作面硬度。而去除调质处理工序，一方面可降低生产成本，缩短生产周期，另一方面，还有效降低了能源消耗和废液排放，有利于绿色环保。
附图说明
图1为实施例1的锻造控制冷却曲线；
图2为实施例1支重轮锻造控冷后的显微组织图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例1
以质量%计，所选坯料的化学成分含量为，C：0.39%，Si：0.26%，Mn：1.74%，S：0.046%，V：0.15%，B：0.001%，余量为Fe。锻造加热至1150℃，预锻温度1080℃，终锻温度840℃，随后入炉控制冷却，入炉温度810℃，炉内控制冷却速度2.0℃/s，控制出炉温度460℃。其锻造及控制冷却的温度变化曲线如图1所示。
对上述方法获得的支重轮进行显微组织观察，其显微组织主要由贝氏体+铁素体组成，形貌如图2所示。对上述方法获得的支重轮进行力学性能测试，测试结果如下：Rp0.2=871MPa，Rm=983MPa，A=14.5%，冲击韧性AkV2=46.4J，硬度274HBW，综合力学性能优异，满足支重轮体的整体力学性能要求。
将上述锻后支重轮粗加工后，对支重轮工作面进行中频感应淬火处理，淬硬层深度10mm~12mm，工作面硬度58HRC~61HRC。对支重轮进行精加工并探伤检验后，按要求组装、涂装获得最终成品支重轮。
该实施例获得的支重轮整体力学性能优异，满足中大吨位履带式工程机械对支重轮的力学性能要求，工作面硬度高，硬化深度大，表现出较优的耐磨性能和整体使用寿命。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。