一種汽車零件用低碳馬氏體非調(diào)質(zhì)鋼及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于汽車調(diào)質(zhì)低合金鋼制造技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種汽車零件用低碳馬氏 體非調(diào)質(zhì)鋼及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 材料的綜合力學(xué)性能是保證汽車安全性的重要因素，W汽車前軸為例，前軸是汽 車前橋總成中重要的保安構(gòu)件之一，其內(nèi)在質(zhì)量和材料性能直接影響汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安全 可靠性和汽車的使用壽命。因此，要求前軸材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和塑初性。目前國內(nèi)重 型卡車廠家前軸材質(zhì)普遍采用42CrMo并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理W滿足其對(duì)材料力學(xué)性能的要求， 但調(diào)質(zhì)處理需要較大的能源消耗且污染環(huán)境。應(yīng)用非調(diào)質(zhì)鋼可W有效的節(jié)能減排，減少環(huán) 境污染，還可W顯著降低成本，同時(shí)還可W減少調(diào)質(zhì)過程中澤火引起的變形和開裂。采用非 調(diào)質(zhì)鋼替代傳統(tǒng)的調(diào)質(zhì)鋼已是汽車工業(yè)發(fā)展的趨勢。
[0003] 非調(diào)質(zhì)鋼的研究從20世紀(jì)70年代逐漸興起，20世紀(jì)80年代初，德國蒂森公司率 先開發(fā)了一類新型非調(diào)質(zhì)鋼49MnVS3并提供給汽車工業(yè)。目前，非調(diào)質(zhì)鋼材料一般選用中 碳鋼添加微合金元素（V、Ti、Nb等）進(jìn)行彌散強(qiáng)化，如歐洲的30MnVS6、38MnVS6、46MnVS6和 韓國的T1Q巧、T3A/C、T4A/C采用V微合金強(qiáng)化，中國專利公開號(hào)CN102199731B"-種復(fù)合 微合金化的大截面非調(diào)質(zhì)鋼"采用Nb、V、Ti、B等微量元素復(fù)合強(qiáng)化；另一種非調(diào)質(zhì)鋼則選 用低碳鋼添加擴(kuò)大貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域的元素和細(xì)化晶粒元素，控制冷卻速度，得到低碳貝氏 體組織W達(dá)到強(qiáng)化的目的，如阿賽洛米塔爾鋼鐵集團(tuán)開發(fā)的25Mn化SiVB6、中國江鈴公司開 發(fā)的12Mn2VBS和一汽公司與東北特鋼合作開發(fā)的25Mn2化V(FAS2225)。貝氏體鋼相對(duì)于中 碳微合金強(qiáng)化鋼具有更高的初性，但在實(shí)際生產(chǎn)中需要增加控冷設(shè)備并進(jìn)行控制冷卻，工 藝相對(duì)復(fù)雜，且同42CrMo調(diào)質(zhì)鋼相比強(qiáng)度較低，如表1所示。目前還未見關(guān)于汽車零件用 低碳空冷馬氏體鋼的相關(guān)報(bào)道。
[0004] 表1 42CrMo調(diào)質(zhì)鋼與貝氏體非調(diào)質(zhì)鋼的力學(xué)性能 陽0化]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供了一種汽車零件用低碳馬 氏體非調(diào)質(zhì)鋼及其制備方法，具有生產(chǎn)工藝簡單，節(jié)約能源，減少污染，降低生產(chǎn)成本，優(yōu)異 的強(qiáng)初性的特點(diǎn)。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： W08] -種汽車零件用低碳馬氏體非調(diào)質(zhì)鋼，制備所得成品的組分按質(zhì)量百分比 (wt. % )為：C:0. 07%~0. 22wt. %;Si:1. 1%~2. 5%;Mn:1. 2%~2. 5%;Cr:0. 3%~ 1. 2 %;Cu:0. 05 % ~0. 4 %;Mo:0. 1 % ~0. 3 %;V:0. 05 % ~0. 15 %;P: < 0. 035 %;S: < 0.06%，余量為化。
[0009] 一種汽車零件用低碳馬氏體非調(diào)質(zhì)鋼的制備方法，包括下述步驟：
[0010] 步驟一：原料配比
[0011] 選取煉鋼原料，煉鋼原料包括：含化量為60%的銘鐵、含Μη量為82. 5%的儘鐵、 含Si量為70 %的娃鐵、含Mo量為60 %的鋼鐵、含V量為50 %的饑鐵、10#鋼、生鐵和純 銅，煉鋼原料選取量按照W下總質(zhì)量份數(shù)進(jìn)行配比：元素C:0. 07%~0. 22%;Si:1. 1%~ 2. 5%;Mn:1. 2%~2. 5%;Cr:0. 3%~1. 2%;Cu:0. 05%~0. 4%;Mo:0. 1%~0. 3%;V: 0. 05%~0. 15%;余量為化和其他不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)中含有P和S，所述的P和S的范 圍控制應(yīng)為P:< 0. 035%;S:< 0. 06% ;
[0012] 步驟二：合金烙煉
[0013] 根據(jù)步驟一備好的原料，先將原料10#鋼、銘鐵、娃鐵及生鐵加熱升溫烙煉至原料 烙化成鋼水，再向鋼水中依次加入饑鐵、鋼鐵、純銅和儘鐵，保溫直至加入的成分均勻化， 然后誘鑄成鑄錠，誘鑄溫度控制在1530~1580°C，得到鑄錠的元素組成成分為C:0. 07~ 0. 22;Si:1. 1 ~2. 5;Mn:1. 2 ~2. 5;Cr:0. 3 ~1. 2;Cu:0. 05 ~0. 4;Mo:0. 1 ~0. 3;V: 0. 05~0. 15;P:< 0. 035;S:< 0. 06,余量為化和其他不可避免的雜質(zhì)；
[0014] 步驟S:加熱保溫鍛造
[0015] 將步驟二中得到的鑄錠加熱至1100~1200°C后保溫1~化，然后進(jìn)行鍛造或社 審IJ，得到所需工件的形狀和尺寸，然后在空氣中冷卻至室溫；
[0016] 步驟四：回火
[0017] 將步驟Ξ中所得工件加熱至200°C后保溫化，最終得到低碳馬氏體型組織；此 外還有少量粒狀貝氏體，貝氏體的體積分?jǐn)?shù)小于30%，其力學(xué)性能為：Rp。750MPa， Rm> 1050MPa，A> 14%，Aku> 70J。
[0018] 所述的步驟二中烙煉至原料烙化成鋼水是在電磁感應(yīng)爐真空烙煉或常規(guī)方法進(jìn) 行烙煉。
[0019] 本發(fā)明的有益效果：
[0020] 1、本發(fā)明的非調(diào)質(zhì)鋼通過合金元素的優(yōu)化設(shè)計(jì)獲得高的澤透性，〇70mm的圓棒空 冷可完全澤透，無需增加額外控冷設(shè)備和控冷工藝，生產(chǎn)工藝簡單，節(jié)約能源，減少污染，降 低生產(chǎn)成本。
[0021] 2、本發(fā)明的非調(diào)質(zhì)鋼具有優(yōu)異的強(qiáng)初性，綜合力學(xué)性能優(yōu)于42CrMo調(diào)質(zhì)鋼。
【附圖說明】
[0022] 圖1為1#材料社制后空冷并在200°C回火化后的組織照片。
[0023] 圖2為3#材料鍛造后空冷并在200°C回火化后的組織照片。
[0024] 圖3為6#材料鍛造后空冷并在200°C回火化后的組織照片。
[0025] 圖4為2#、4#、6#材料的拉伸試驗(yàn)力學(xué)性能曲線。
【具體實(shí)施方式】
[00%] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。 W27] 實(shí)施例一 陽0測步驟一：原料配比
[0029] 選取煉鋼原料，煉鋼原料包括：含化量為60%的銘鐵、含Μη量為82. 5%的儘鐵、 含Si量為70 %的娃鐵、含Mo量為60 %的鋼鐵、含V量為50 %的饑鐵W及10#鋼、生鐵和 純銅，煉鋼原料選取量按照W下總質(zhì)量份數(shù)進(jìn)行配比：C:0. 07%;Si:2. 0%;Mn:2. 5% ;化： 0. 30% ;化：0.07%;Mo:0.20% ;V:0. 15% ;余量為化和其他不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)中含有 P和S，所述的P和S的范圍控制應(yīng)為P:< 0. 035% ;S:<0. 06% ;
[0030] 步驟二：合金烙煉
[0031] 按照步驟一中的元素比例，然后在電磁感應(yīng)爐真空烙煉，將原料10#鋼、銘鐵、娃 鐵及生鐵加熱升溫烙煉至原料烙化成鋼水，再向鋼水中依次加入饑鐵、鋼鐵、純銅和儘鐵， 保溫直至加入的成分均勻化，然后誘鑄成〇150mm鑄錠，誘鑄溫度控制在1550±1(TC，得到 鑄錠的成分為表2中1#成分的鑄錠；
[0032] 步驟Ξ:加熱保溫鍛造
[0033] 將步驟二中得到的鑄錠加熱至liocrc后保溫化，然后按照〇70mm的尺寸進(jìn)行鍛 造，得到工件尺寸為〇70mm的圓棒，然后在空氣中冷卻至室溫；
[0034] 步驟四：回火
[0035] 將步驟Ξ中所得的Φ70mm的圓棒加熱至200°C后保溫化，最終得到表3的1#高 強(qiáng)度低碳馬氏體型工件，。70皿圓棒從表面到屯、部可完全澤透。 W36] 實(shí)施例二
[0037] 步驟一：原料配比
[0038] 選取煉鋼原料，煉鋼原料包括：含化量為60%的銘鐵、含Μη量為82. 5%的儘鐵、 含Si量為70 %的娃鐵、含Mo量為60 %的鋼鐵、含V量為50 %的饑鐵W及10#鋼、生鐵和 純銅，煉鋼原料選取量按照W下總質(zhì)量份數(shù)進(jìn)行配比：C:0. 10%;Si:1. 1%;Mn:2. 4% ;化： 0. 50%;Cu:0. 25%;Mo:0. 10% ;V:0. 10% ;余量為化和其他不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)中含有 P和S，所述的P和S的范圍控制應(yīng)為P:< 0. 035% ;S:<0. 06% ;
[0039] 步驟二：合金烙煉
[0040] 按照步驟一中的元素比例，然后在電磁感應(yīng)爐真空烙煉，將原料10#鋼、銘鐵、娃 鐵及生鐵加熱升溫烙煉至原料烙化成鋼水，再向鋼水中依次加入饑鐵、鋼鐵、純銅和儘鐵， 保溫直至加入的成分均勻化，然后誘鑄成Φ150mm鑄錠，誘鑄溫度控制在1560 +10°C，得到 鑄錠的成分為表2中2#成分的鑄錠；
[0041] 步驟Ξ:加熱保溫鍛造
[0042] 將步驟二中得到的鑄錠加熱至115(TC后保溫化，然后按照70mmX70mm的尺寸進(jìn) 行鍛造，得到70mmX70mm的棒，然后在空氣中冷卻至室溫； 陽0創(chuàng)步驟四：回火
[0044] 將步驟Ξ中所得70mmX70mm工件加熱至200°C后保溫化，最終得到表3的2#高 強(qiáng)度低碳馬氏體型工件，70mmX70mm的工件從表面到屯、部可完全澤透。 W45] 實(shí)施例Ξ
[0046] 步驟一：原料配比
[0047] 選取煉鋼原料，煉鋼原料包括：含化量為60%的銘鐵、含Μη量為82. 5%的儘鐵、 含Si量為70 %的娃鐵、含Mo量為60 %的鋼鐵、含V量為50 %的饑鐵W及10#鋼、生鐵和 純銅，煉鋼原料選取量按照W下總質(zhì)量份數(shù)進(jìn)行配比：C:0. 11%;Si:1. 4%;Mn:1. 5% ;化： 1. 2%;Cu:0. 11%;Mo:0. 15%;V:0. 05% ;余量為化和其他不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)中含有P 和S，所述的P和S的范圍控制應(yīng)為P:< 0. 035% ;S:<0. 06% ; W48] 步驟二：合金烙煉
[0049] 按照步驟一中的元素比例，然后在電磁感應(yīng)爐真空烙煉，將原料10#鋼、銘鐵、娃 鐵及生鐵加熱升溫烙煉至原料烙化成鋼水，再向鋼水中依次加入饑鐵、鋼鐵、純銅和儘鐵， 保溫直至加入的成分均勻化，然后誘鑄成Φ150mm鑄錠，誘鑄溫度控制在1570 + 10°C，得到 鑄錠的成分為表2中3#成分的鑄錠； 陽化日]步驟Ξ:加熱保溫鍛造
[0051]將步驟二中得到的鑄錠加熱至115(TC后保溫化，然后按照〇50mm的尺寸進(jìn)行鍛 造，得到Φ50mm的棒，然后在空氣中冷卻至室溫； 陽05引步驟四：回火
[0053] 將步驟Ξ中所得〇50mm的工件加熱至200°C后保溫化，最終得到表3的3#高強(qiáng) 度低碳馬氏體型工件，Φ50mm的工件從表面到屯、部可完全澤透。
[0054] 實(shí)施例四
[005引步驟一：原料配比
[0056] 選取煉鋼原料，煉鋼原料包括：含化量為60%的銘鐵、含Μη量為82. 5%的儘鐵、 含Si量為70 %的娃鐵、含Mo量為60 %的鋼鐵、含V量為50 %的饑鐵W及10#鋼、生鐵和 純銅，煉鋼原料選取量按照W下總質(zhì)量份數(shù)進(jìn)行配比：C:0. 13%;Si:1. 5%;Mn:1. 7% ;化： 0. 60% ;化：0.40%;Mo:0.30%;V:0