[发明专利]汽车同步器用钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及同步器用钢技术领域，更具体地讲，涉及一种超薄壁汽车同步器用钢及其制造技术。

背景技术

汽车同步器是为了解决汽车在换挡操作中发动机转速与变速箱转速不一致的机械装置，主要部件为两个部分，即，齿套和齿座。汽车同步器以其截面薄、形状复杂、尺寸精度要求高著称，在热处理上存在一定的技术难度。

在加工同步器的齿套时，经常因淬火而发生变形，影响了与同步器齿毂的装配，是汽车变速器总成装配线上的一个难点，也影响了汽车变速器换档的平稳性。随着汽车的普及，汽车变速器寿命及其换档性能已经越来越受到关注。同步器的齿套是汽车变速器关键零部件。变速器换档通过齿套的滑动与结合齿啮合来传递动力，带动同步器齿毂转动，实现变速换档。因此，齿套的设计与加工精度将直接影响变速器的寿命及换档性能。汽车同步器的齿套在渗碳淬火后，发生变形。齿轮在渗碳淬火中会产生变形，直接影响齿轮的精度，增大噪音，甚至造成偏载。超薄壁的汽车同步器对材料的加工性和热处理变形提出了严格要求。

中国专利CN1548571A公开了一种同步器齿轮用钢，其中所含的主要化学成分的百分含量为：C：0.25-0.30％、Si≤0.37％、Mn：0.30-0.50％、Cr：0.5-0.85％、Mo≤0.05％、P≤0.03％、S：0.02-0.06％、Ni≤0.10％、Ti：0.04-0.10％、W≤0.05％，余量为Fe和杂质。

中国专利CN1664150A公开了一种含硫易切削齿轮钢及其钢管的制造方法，其各组分含量按重量百分比为：C：0.20-0.25％、Si≤0.30％、Mn：0.60-0.85％、Cr：0.80-1.10％、P＜0.035％、S：0.03-0.05％、Al：0.02-0.055％，余量为Fe和杂质。

上述两种方法制造的钢的碳含量较高，硬度和强度较大，塑性和韧性较低，冷加工性能较差。热处理变形较大，容易造成同步器质量问题。因此，应该采取更加合理的方法来提高材料的加工性，控制材料的热处理变形。

发明内容

本发明提供一种通过微合金化的方法对钢成分进行了优化设计的汽车同步器用钢及其制造方法。

根据本发明的一方面，提供了一种汽车同步器用钢的制备方法，所述方法包括冶炼、LF炉外精炼、浇铸和轧制工序，其中，1)在冶炼工序中，电炉冶炼全过程造泡沫渣操作，控制终点[C]、[P]，钢水的出钢温度1620-1670℃，钢包合金化；2)在LF炉外精炼工序中，精炼渣碱度为3.0-3.5，白渣保持时间大于20分钟，喂硫线，真空度小于67Pa，保持时间大于12分钟，VD后软吹氩时间为10-15分钟；3)在浇铸工序中，采用连铸浇注铸坯，连铸中采用电磁搅拌，控制中间包温度为1530-1545℃，拉速为0.9～1.3m/min；4)在轧制工序中，控制加热炉均热温度为1180-1240℃，加热时间为2-3小时，开轧温度为1080-1120℃，终轧温度为850-1000℃，其中，制得的汽车同步器用钢的化学成分按质量百分比计包括C：0.16-0.22％、Si：0.10-0.40％、Mn：0.50-1.20％、Cr：1.0-1.15％、Mo≤0.05％、W：0.003-0.010％、Ni≤0.25％、P≤0.030％、S：0.020％-0.075％、Al：0.005-0.070％、Ti：0.04-0.10％、[O]≤15ppm，余为Fe和不可避免的杂质。

优选地，在1)在冶炼工序中，采用高温快速脱碳，控制终点[C]为0.10～0.15wt％、[P]≤0.015wt％，钢包合金化，加入高锰合金、钼钨合金、硅锰合金、铬铁。

优选地，在2)在LF炉外精炼工序中，精炼渣碱度为3.0-3.5，根据成分分析加入硅铁、铬铁、钛线、硅锰合金，微调成分。此外，在2)在LF炉外精炼工序中，硫线的加入量为为0.55kg/t～0.78kg/t钢。

优选地，在3)在浇铸工序中，采用低过热度浇铸。

根据本发明的另一方面，还提供了一种汽车同步器用钢，其中，所述汽车同步器用钢的化学成分按质量百分比计包括C：0.16-0.22％、Si：0.10-0.40％、Mn：0.50-1.20％、Cr：1.0-1.15％、MO≤0.05％、W：0.003-0.010％、Ni≤0.25％、P≤0.030％、S：0.020％-0.075％、Al：0.005-0.070％、Ti：0.04-0.10％、[O]≤15ppm，余为Fe和不可避免的杂质。