部件的示例性方法。在以下部分中将更详细地讨论图3,以进一步说明所公开的构思。
[0065] 工业实用性
[0066] 根据本发明的各个实施方式的钢和制造钢的方法，可以通过省略通常在热锻造之 后进行的热处理步骤来降低成本。所公开的微合金化的、锻造的、可空气硬化的贝氏体钢可 以提供与先前热锻造的和热处理的钢部件相似的硬度、强度和韧性特性，而无需所有的热 处理工艺。微合金元素与受控空气冷却结合，可以在从热锻造温度空气冷却之后制备以贝 氏体为主的微结构。如果需要，可以使用局部感应加热以及随后的淬火和回火，进一步硬化 根据本发明的组成和工艺制备的钢部件的选定部分。可选择地，根据本发明的贝氏体钢的 组成可以在所公开的范围内调整，并且被空气冷却，以便在空气冷却之后并且没有进一步 热处理的情况下，获得大约50-55HRC的范围内的硬度。
[0067] 根据本发明的各个有利的实现方式制备的钢部件呈现的材料特性可以包括：在空 气冷却之后在无热处理情况下用于良好可机械加工性的35-45HRC的本体硬度；在空气冷 却之后的大于1000兆帕（MPa)的本体屈服强度；通过选择性感应加热而额外硬化的部分处 大于约50HRC的硬度，以及在室温下在夏氏冲击测试中约20焦耳或更高的本体韧性。
[0068] 如图3所示，在步骤320,具有如上表1中所述组成的微合金化钢可以被加热到大 约1150°C至1350°C的奥氏体化温度。根据本发明的不同的实施方式制造的部件的类型可 以包括在至少一个部分需要良好机械加工性能、高屈服强度、良好的磨损特性以及良好韧 性的部件。所公开的组成和过程的示例性应用是在履带式机器（例如推土机或其他推土设 备）的履带中使用的履带链节。部件的大小决定钢坯的大小，根据步骤320首先将钢坯加 热到奥氏体化温度。
[0069] 在步骤322,可以将被加热的坯热锻造成所期望的构造。在热锻造后，步骤324可 以包括以冷却速率对热锻造产品进行空气冷却，这导致形成在整个热锻造部件中以贝氏体 为主的微结构。如图2的CCT图表所示，可以选择冷却速率，来避免形成大量的马氏体微结 构或以铁素体和珠光体为主的微结构。在本发明的各个实施方式中，当钢被从大约900°C 冷却到大约500°C，可以以每秒降低大约0. 5°C到5°C的速度对热锻造钢进行冷却。在不同 的选择性实施方式中，可以改变钢组成中的合金元素的重量百分比，以改变CCT图上的相 转变曲线，并以通过在室温下沿着输送机输送热锻造钢部件得到的冷却速率，得到所期望 的以贝氏体为主的微结构。微合金化钢还可以有利地具有组成，所述组成使整个部件实现 所期望的贝氏体微结构和硬度水平，即使具有不同厚度的部件的不同区段受到不同的冷却 速率也是如此。以贝氏体为主的微结构可以是这样的微结构，其在整个热锻造钢部件中具 有大于50%的贝氏体，或更为有利地大于70%的贝氏体，或甚至更有利地大于85%的贝氏 体。在空气冷却之后的整个锻造钢部件的硬度水平落入大约35-45HRC的范围内。在其他 有利的实施例中，整个锻造钢部件的硬度水平在空气冷却之后无进一步热处理的情况下可 以落入大约40-55HRC的范围内。
[0070] 在步骤326,钢部件的选定部分可以被感应加热，以达到更高的硬度水平。在履带 链节的示例性实施方式中，由于导轨部分连续不断地接触履带支重轮而受到严重的磨损， 因此导轨部分的高表面硬度是必要的。履带链节本体部分的低表面硬度使得更易于在本体 部分中加工用于衬套、销和螺栓的孔。履带链节本体部分的低表面硬度也使履带链节本体 中的衬套和孔之间形成压配合，而不会产生过多的残余应力。在不同的示例性实施例中，钢 部件的感应热部分的硬度可以介于大约50-57HRC的范围内。
[0071] 在步骤328,在钢部件的选定部分进行感应加热后，通过使用例如将淬火流体定向 喷射到部件的感应受热区域上等技术，可以淬火钢部件的至少这些受热部分。淬火之后，在 步骤330,可将钢部件再加热至回火温度，以提高其韧性。然后可以在步骤332进行最终机 械加工。
[0072] 对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在不脱离本发明的范围的情况下对 公开的微合金化钢和将钢形成为成品部件的方法进行各种修改和变化。通过考虑说明书和 本文公开的实践，可替换的实施方式对本领域的技术人员来说是显而易见的。说明书和示 例仅仅是示例性的，本发明的实际范围由下面的权利要求及其等同方案确定。
【主权项】
1. 一种用于生产锻造钢部件的方法，其包括： 提供钢还，其组成按重量计包括： C :0? 25-0. 35 重量％， Mn :1. 50-3. 00 重量 ％， Si :0? 30-2. 00 重量％， V :0. 10 重量％， Ti :0. 02-0. 06 重量％， S :0. 015-0. 04 重量％， N :0. 01 重量％， Cr :0. 00-0. 30 重量％， Mo :0. 00-0. 03 重量％， B :0. 00-0. 003 重量％，以及 余量的Fe和偶存杂质； 将所述钢坯加热到大约1150°C至1350°C的奥氏体化温度； 对所述钢坯进行热锻造，以形成所述钢部件；以及 在所述热锻造后对所述锻造钢部件进行受控空气冷却。2. 根据权利要求1所述的方法，其中以一定的速率进行所述受控空气冷却，以使所述 钢部件在所述受控空气冷却之后产生大约35-45洛氏硬度的本体硬度。3. 根据权利要求1所述的方法，其中以一定的速率进行所述受控空气冷却，以使所述 钢部件在所述受控空气冷却之后产生大约大于1000兆帕（MPa)的屈服强度。4. 根据权利要求1所述的方法，其中通过在室温下沿着输送机移动所述锻造钢部件， 进行所述受控空气冷却。5. 根据权利要求1所述的方法，其中选择所述钢坯的所述组成，使得所述锻造钢部件 的所述受控空气冷却和得到的具有不同厚度的所述锻造钢部件的区段的不同冷却速率导 致在所述受控空气冷却之后整个所述锻造钢部件中贝氏体微结构按体积计大约大于50% 的微结构。6. 根据权利要求1所述的方法，其中选择所述钢坯的所述组成，使得所述锻造钢部件 的所述受控空气冷却和得到的具有不同厚度的所述锻造钢部件的区段的不同冷却速率导 致在所述受控空气冷却之后整个所述锻造钢部件的硬度水平大约大于35-45洛氏硬度。7. 根据权利要求1所述的方法，其中在所述受控空气冷却后，至少所述钢部件的本体 的内部的韧性根据夏比冲击试验在室温下大约大于或等于20焦耳。8. 根据权利要求1所述的方法，其还包括在所述受控空气冷却后对所述锻造钢部件的 选定部分进行感应加热，以增加所述锻造钢部件的所述选定部分的硬度。9. 根据权利要求8所述的方法，其中在感应加热后，所述锻造钢部件的所述选定部分 的硬度大于大约50洛氏硬度。10. -种空气可硬化的贝氏体钢部件，其组成包括： C :0? 25-0. 35 重量％， Mn :1. 50-3. 00 重量 ％， Si :0? 30-2. 00 重量％， V :0?00-0? 10 重量％， Ti :0. 02-0. 06 重量％， S :0. 015-0. 04 重量％， N :0. 00-0. 01 重量％， Cr :0?00-0? 40 重量％， Mo :0. 00-0. 05 重量％， B :0?00-0? 003 重量％， 余量的Fe和偶存杂质；以及 整个钢部件中贝氏体微结构按体积计大于50 %的微结构。
【专利摘要】本发明公开了一种用于生产锻造钢部件的方法，其包括提供钢坯，所述钢坯的组成包括0.25-0.40重量％的C、1.50-3.00重量％的Mn、0.30-2.00重量％的Si、0.00-0.150重量％的V、0.02-0.06重量％的Ti、0.010-0.04重量％的S、0.0050-0.0150重量％的N、0.00-1.00重量％的Cr、0.00-0.30重量％的Mo、0.00-0.003重量％的B、余量的Fe以及偶存杂质。所述方法可以进一步包括将钢坯加热到大约1150℃至1350℃的奥氏体化温度，对钢坯进行热锻造以形成钢部件，以及在热锻后对所述锻造钢部件进行受控空气冷却。所述方法还可进一步包括在所述受控空气冷却后对所述锻造钢部件的选定部分进行感应加热，以增加所述锻造钢部件的选定部分的硬度，然后在最终机械加工前进行淬火和回火。
【IPC分类】C21D7/13, C22C38/00, C21D8/00
【公开号】CN105143474
【申请号】CN201480016289
【发明人】T·刘, M·T·凯瑟
【申请人】卡特彼勒公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2014年3月19日
【公告号】US20140283960, WO2014153398A1