[发明专利]一种重载商用车后桥半轴用钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种重载商用车后桥半轴用钢，属于汽车用钢开发的技术领域。

背景技术

目前，随发动机马力增加和节能降耗等的要求，使得重载商用车用后桥半轴设计杆径及设计应力都在逐渐增加。同时由于传统汽车后桥半轴制造工艺为热处理调质加感应淬火处理，从而导致现用钢材主要是42CrMoH钢难以满足部件的淬透性和使用性能等方面的要求。

半轴从结构上主要分为三段，即花键1、杆部2和法兰盘3三个部分。两端分别与半轴齿轮4和轮毂连接，如图1所示。由于其结构和连接方式的不同，各部分主要是以不同的方式承受着扭矩的作用。其中花键输入扭矩，杆部传递扭矩，法兰盘输出扭矩。传统半轴制造采用合金结构钢，经过机械加工，调质热处理和感应淬火处理等制造而成。近年来，商用车载重量不断增加，后桥半轴杆部直径也不断增加，而现用材料42CrMoH钢调质加感应淬火后制造的半轴疲劳性能和使用性能不能达到产品技术要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种重载商用车后桥半轴用钢，其提高了商用车半轴的疲劳性能和使用寿命，节约生产能耗，降低制造成本；是一种性价比高的新型高抗疲劳性能的重载商用车用钢。

本发明的技术方案是这样实现的：一种重载商用车后桥半轴用钢，其特征在于按重量百分比由以下化学成分组成：化学成分为C0.38-0.43%、Mn0.90-1.30%、Cr0.50=0.70%、Ti0.03-0.07%、B0.0010-0.030% 、Si0.20-0.40%、P0-0.035%、S0-0.035%；其材料加工采用电炉或转炉冶炼，毛坯锻造加热温度为1200℃±20℃，控制冷却到500℃，冷却后机加工成型后感应淬火；模铸钢锭轧制比大于三比一，连铸钢锭轧制比大于五比一。

本发明的积极效果是其成本低，半轴制造取消调质热处理工艺，减少生产能耗及成本，该材料感应淬火层深可以达到13mm以上；经济和社会效益显著。

附图说明

图1是重载商用车后桥半轴结构示意图。

图2 是新半轴用钢与42CrMoH钢淬透性曲线比较。

图3 是新半轴用钢的连续冷却转变曲线。

图4 是新钢种半轴R部表面 500                                                的金相组织示意图。

图5是R部心部 100的金相组织示意图。

图6是杆部表面500 的金相组织示意图。

图7是 杆心部 100的金相组织示意图。

图8是花键表面500 的金相组织示意图。

图9是花键心部100的金相组织示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述：

实施例1

1 材料成分及力学性能：

我国目前大杆径的汽车半轴用材只有一种材料-42CrMoH钢。这种钢具有优良的淬透性能，但是开裂倾向大，工艺性能和疲劳性能不佳。因此我们设计并开发了新的重载商用车半轴用钢。新汽车半轴用钢主要为中碳MnCrB钢，并加入一定量的Ti元素。这些合金元素的加入提高了材料的淬透性能，其淬透性与42CrMoH钢相当或略低，如图2所示。材料的化学成分见表1，其力学性能见表2， 测定的钢材连续冷却转变曲线见图3。

新钢种制造及工艺试验：

工业化制造了80吨新半轴用钢。并制造了60直径的汽车后桥半轴，制造工艺如下：

花键端采用自由锻成形，电感应加热，红外控温。锻造加热温度1070-1080℃，锻后花键端硬度237HBW,晶粒度6.0级，晶粒未见明显长大。法兰成形为自由锻镦粗加摆碾成形。一火镦粗:加热温度900℃左右加热；二火摆碾法兰成型:加热温度1060-1080℃。

采用430KW的整体式感应淬火机床进行半轴感应淬火处理。处理结果见表3。

感应淬火后新钢种半轴各部位金相组织如图4—9所示。

试验验证：

新钢种半轴台架试验按《CAR13D498大吨位公路用单级后桥台架试验》试验大纲进行。试验设备为AB-51000扭力机，试验结果见表4。台架扭转疲劳试验按QC/T293–1999《汽车半轴台架试验方法》进行，按QC/T294–1999《汽车半轴技术条件》评价。半轴额定扭矩为设计给定值27500Nm。试验设备采用ISTPD32F扭转液压伺服疲劳试验机，试验频率为0.3HzM, 其它试验参数和试验结果见表4、表5。

试验结果表明，新材料半轴的台架试验结果满足产品图样和行业标准QC/T294–1999《汽车半轴技术条件》合格品的要求。