[发明专利]一种高强度非调质贝氏体钢及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种特种钢材及制备方法，特别是用于制作汽车发动机曲轴、半轴、转向节等零件的高强度非调质贝氏体钢及制备方法。 

背景技术

汽车底盘转向节、轮毂、半轴、发动机曲轴、连杆等部件多采用碳素结构钢或低合金结构钢制作，为达到良好的综合力学性能，需经过调质处理（淬火+高温回火）。如42CrMo为常用制作曲轴的调质结构钢，用于制作曲轴的工艺如下：原料下料—锻造毛坯—毛坯调质—尺寸矫形—机械加工—表面强化。这种传统材料及加工工艺存在的问题是：1.在毛坯加工前进行的调质工序，需要较大的能源消耗，约500元/吨钢；热处理后的尺寸矫正工序会产生3%的表面缺陷（如：裂纹、压痕等）；对于大截面零件，由于钢材淬透性原因，中心组织淬不透造成心部软点，质量稳定性较差；2. 调质钢大多在调质状态下使用，塑性高、韧性好，但是切削性能较差，切削刀具磨损较大，切削效率低下，加工成本高；3.为防止毛坯在热处理时产生的表面氧化脱碳、影响零部件的疲劳性能，一般毛坯留有一定厚度余量，在切削加工时将氧化脱碳层去掉，这样增加了切削量，使材料利用率降低。

近年来为了节约能源，降低制造成本，相继开发出一系列不需调质处理、锻后冷却直接使用的非调质结构钢，非调质结构钢在热轧和锻造状态即能达到良好的综合机械性能，减掉热处理工序和热处理设备，避免了在热处理过程中产生变形或淬火裂纹所造成的废品，改善了劳动条件并减少环境污染，具有良好的经济效益和社会效益。但就目前已开发的铁素体+珠光体型非调质钢而言，其强度一般较低，机械性能难于与目前汽车发动机曲轴、半轴应用的高强度调质钢42CrMo性能相媲美，因而限制了非调钢在高性能要求的汽车零部件领域的应用。

发明内容

本发明用于克服已有技术的缺陷，提供一种可满足汽车发动机曲轴、半轴、转向节等零件要求的高强度非调质贝氏体钢及制备方法。

本发明所称问题是以下述技术方案解决的：

一种高强度非调质贝氏体钢，它将原料经熔炼、轧制和锻造工序制成，其特别之处是：所述钢的化学成分按质量百分比计为：C 0.39%-0.44%，Si 0.2%-0.4%， Mn 1.2%-1.7%，S≤0.35%，P≤0.35%， Cr 0.5%-0.8%， Ni≤0.20%， Mo≤0.15%， V 0.1%-0.2%， B 0.001%-0.003%，Ti 0.02%-0.045%，Al 0.01%-0.035%，Cu≤0.2%，N≤70ppm，余量为Fe。

上述高强度非调质贝氏体钢，其锻后快速风冷组织为少量晶内铁素体+粒状贝氏体，锻件抗拉强度σb可达1085 Mpa，屈服强度σs可达795 Mpa。

一种制备上述高强度非调质贝氏体钢的方法，它将原料经熔炼、轧制和锻造工序制成，所述熔炼工序采用电炉+炉外精炼+真空脱气或转炉+炉外精炼+真空脱气；所述轧制工艺采用连铸+轧坯+挤压棒材+坑内缓冷；所述锻造工艺：棒料加热至1200℃，始锻温度：1200℃,终锻温度：950℃，快速空气冷却至室温，冷却速度不小于50℃/S。

本发明针对目前非调质钢机械性能难以满足汽车发动机曲轴、半轴等零件强度要求的问题进行了改进，提供一种高强度非调质贝氏体钢及制备方法。本发明材料通过多种合金元素的共同作用，消除了现有非调质钢中网状铁素体组织，形成粒状贝氏体组织，具有与调质钢42CrMo强度相媲美的性能，同时具备非调质钢共有的节能、利于切削、成品率高、加工成本低等优点，扩大了非调质钢的应用范围，完全可以满足一些强度要求高的结构件如：汽车发动机曲轴、半轴、转向节等零件的性能要求。采用本发明材料制备零部件，具有减少能源消耗，节约材料，减少加工工序，降低生产成本，减少环境污染等优点，具有良好的经济效益和社会效益。

具体实施方式