[发明专利]铜铅轴瓦钢背用低硅冷轧精密带钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及冷轧带钢，具体地指一种铜铅轴瓦钢背用低硅冷轧精密带钢及其生产方法。

背景技术

冷轧带钢是用于制作各种汽车发动机曲轴主轴瓦、连杆瓦等铜铅复合型轴瓦的钢背专用钢，对轴瓦起着支撑作用，影响轴瓦的疲劳强度和使用寿命，是制造轴瓦必不可少的材料。不同材料类型的轴瓦的生产工艺也不相同，对冷轧带钢的要求也不同。一般铜铅轴瓦的生产工艺如下：冷轧带钢剪切→冷轧带钢打毛→在冷轧带钢毛面布铜铅合金粉末→850℃左右烧结→轧制→冲压成轴瓦→轴瓦内表面(铜铅合金层)镗削。轴瓦内表面镗削是为了达到轴瓦所要求的壁厚精度，轴瓦厚度公差要求在0.007～0.01mm的范围内。轴瓦外表面(钢背)无镗削工艺，只要保证轴瓦的外观以及其与气缸的贴合度即可。

目前，我国轴瓦厂家生产轴瓦所用的冷轧精密带钢主要靠进口国外的优质碳素结构钢或采用普通冷轧钢板作原料。然而，普通冷轧钢板作原料的轴瓦钢背材料强度不够，晶粒粗大，在烧结过程中容易发生起皱现象。并且，如果轴瓦钢背材料成分设计不合理，如C含量偏高，在轴瓦钢背烧结工艺的加热和急速冷却过程中，钢背会产生魏氏组织，则轴瓦在使用过程中很容易开裂而导致报废。如Si含量过高，钢板表面洁净度就会不足，那么铜铅和冷轧带钢双层金属的粘结强度就会降低，导致轴瓦分层，这是轴瓦材料的致命缺陷，直接影响轴瓦的使用寿命。随着现代汽车的承载量不断加大，现有冷轧带钢的强度和硬度已不能满足轴瓦承载性的要求，轴瓦在实际工作中经常出现疲劳破损。虽然选用国外的优质碳素结构钢可以部分解决上述问题，但存在价格较贵、生产成本高、生产周期长等的问题。例如：专利申请号为DE19981034361的德国专利公开了一种含钛、氮和低铝的用于制造精密深冲硬化构件的冷轧带钢生产方法，该方法生产的轴瓦钢背材料采用添加微合金元素Ni、Ti的方法来满足材料的强度和塑性。专利申请号为JP19960179995的日本专利公开了一种用于覆层或背衬的具有易加工性和良好淬透性的薄钢板生产方法，其生产轴瓦钢背材料采用添加微合金元素B的方法来满足材料的强度和塑性。这些元素在钢板高温下固溶在钢基中，在随后的热轧及冷轧退火中以NiCN、TiCN、BCN等第二相颗粒形式析出，这些纳米级的细小颗粒可以有效阻止晶粒长大或粗化，从而获得晶粒尺寸细小的组织结构，达到保持良好延伸率和细晶强化效果。但是，添加这些微合金元素不仅增加材料的成本，而且给生产工艺的控制带来困难。并且，这两份专利文献中均未对决定着轴瓦使用寿命的双金属粘结强度(即轴瓦钢背与合金粘合的牢固强度)的性能参数情况做相应介绍。双金属粘结强度是轴瓦产品质量标准中的关键技术指标。轴瓦国家标准给出了轴瓦钢背与轴瓦合金粘结强度的概念和意义，即轴瓦钢背与轴瓦合金在单位粘合面积上所能承受的最大载荷。轴瓦国家标准规定，当更换轴瓦壳体及合金材料时以及改变合金浇注、轧制或者烧结方式、参数，改变机械加工方法，改变热处理规范时，都必须检验轴瓦的粘结强度。其粘结强度不得低于80MPa。依据GB/T6396-1995，粘结强度可按下面公式计算：σ＝4P/π(d₂²-d₁²)MPa，式中P为钢背与合金断裂载荷(N)，d₂为试样外径(mm)，d₁为试样内径(mm)。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种铜铅轴瓦钢背用低硅冷轧精密带钢及其生产方法。该带钢不仅具有很高强度和良好的硬度，而且具有优良的粘结性和较高的表面精度，并且其生产工艺简单、生产成本低廉。

为实现上述目的，本发明所设计的铜铅轴瓦钢背用低硅冷轧精密带钢，其特殊之处在于：该带钢中各化学成分按重量百分数计为：C：0.09～0.15、Si≤0.01、Mn：0.25～0.55、P≤0.015、S≤0.015、Al：0.02～0.06，余量为Fe及不可避免的杂质。

上述带钢中，优选的各化学成分按重量百分数计为：C：0.12、Si≤0.005、Mn：0.25～0.55、P≤0.015、S≤0.015、Al：0.02～0.06，余量为Fe及不可避免的杂质。

上述铜铅轴瓦钢背用低硅冷轧精密带钢的生产方法，包括铁水脱硫、转炉冶炼、吹氩、连铸、板坯加热、热连轧、层流冷却、卷取、酸洗、冷轧、罩式全氢炉退火、平整和精整的步骤，其特殊之处在于：

所述转炉冶炼步骤中，钢水的出钢温度控制在1630～1670℃，出钢结束温度控制在1600～1640℃；

所述吹氩步骤中，吹氩时间控制在5～10min；