[发明专利]一种高强度钢、汽车传动半轴用高强塑无缝钢管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢材料、无缝钢管及其制造方法，尤其涉及一种高强塑无缝钢管及其制造方法。

背景技术

随着当前社会对节能减排的要求，汽车车身轻量化的要求越来越高。汽车用轴类产品，特别是承受扭转力矩的圆形传动类产品，由于其受扭转力矩时，距离圆心越远其承受的扭转力矩越大，而在圆心处收到的扭转力矩为零，因此采用空心钢管来代替实心棒材作为传动轴，一方面可以大大减轻车身的重量，另一方面却不会对其使用造成太大的影响。

具体来讲，汽车传动用半轴是汽车的重要传力部件,特别是非全浮式半轴,要传递来自发动机的扭矩,首先必须要求其具有良好的静扭性能和抗扭转疲劳性能，同时还要承受车轮上作用的垂直力、侧向力以及牵引力和制动力所形成的纵向力,因此钢管必须具有较高的强度和塑性，同时具有较好的抗扭疲劳性能。

公开号为CN1950532，公开日为2007年4月18日，名称为“无缝钢管及其制造方法”的中国专利公开了一种空心驱动轴用无缝钢管及其制造方法，其化学元素质量百分配比为：C:0.30～0.50％、Si:0.5％以下、Mn:0.3～2.0％、P:0.025％以下、S:0.005％以下、Cr:0.15～1.0％、Al:0.001～0.05％、Ti:0.005～0.05％、N:0.02％以下、B:0.0005～0.01％以及O:0.0050％以下,其中式(A)或式(B)规定的BEFF为0.0001以上。其中,当NEFF＝N-14×TI/47.9≥0时,BEFF＝B-10.8×(N-14×TI/47.9)/14…(A),同样,当NEFF＝N-14×TI/47.9<0时,BEFF＝B…(B)。该技术方案由此可以提供同时具备优良的冷加工性、淬火性、韧性和扭转疲劳强度、作为整体成形型的空心驱动轴用的空心轴坯料最适合的无缝钢管。在Mn≤2.0％的情况下，该技术方案的可加工性限制了成品的抗拉性能及扭转疲劳性能的提高。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种高强度钢，其具有较高的强度和强塑积，采用该高强度钢制得的钢管具有良好的扭转疲劳性能。

为了实现上述目的，本发明提出了一种高强度钢，其化学元素质量百分比含量为：

C：0.07-0.15％；

Si：0.1-1.0％；

Mn：2.0-2.6％；

Ni：0.05-0.6％；

Cr：0.2-1.0％；

Mo：0.1-0.6％；

B:0.001-0.006％

Cu：0.05-0.50％；

Al：0.015-0.060％；

Nb：0.02-0.1％；

V：0.02-0.15％；

余量为Fe和其他不可避免的杂质。

本发明所述的高强度中的各化学元素的设计原理为：

C：C元素是提高钢的强度的主要元素之一，其通过碳化物的形成能够有效地提高钢的强度，且添加成本低。对于本技术方案来说，当C含量低于0.07％时，钢种不能达到1000MPa以上的抗拉强度，但是当C含量高于0.15％时，钢的塑性降低，同时C含量的增加将显著增加钢的C当量，对制造的钢管的焊接性能会产生较大的负面影响。因此，在本发明的技术方案中需要将C元素的含量控制为0.07～0.15％。

Si：Si元素在炼钢过程中是作为还原剂和脱氧剂而添加的，其在钢中不形成碳化物，且其在钢中的固溶度较大，能够强化钢中的铁素体以提高钢的强度，因此本钢种适当增加Si含量，以提高空冷状态钢的强度。但硅含量若超过1.0％时则会大大降低塑性，同时还会降低制得的钢管的焊接性能。因此，应该将Si含量控制为0.10～1.0％。

Mn：Mn是重要的合金化元素和弱碳化物的形成元素。Mn主要通过固溶强化来提高钢的强度。增加Mn含量能够使钢的相变温度降低，减小淬火临界冷却速度，Mn含量达到2.0wt.％以上时，能够显著增大钢的淬透性；不过，对于本技术方案来说，若Mn含量超过2.6wt.％时，钢的塑性和冲击韧性随之下降得较为显著，同时钢的热塑性降低，增加钢在连铸过程和热穿孔过程中钢管开裂的倾向。故而在本技术方案中需要将Mn含量设定为2..0～2.6％。

Ni：Ni既是可以提高钢的强度和淬透性的元素，又是可以提高钢的韧性的元素。基于此，本技术方案将Ni含量控制在0.05～0.6wt.％的范围之内。为了使Ni元素与其他元素配合达到更理想的强化作用并同时提高钢的韧性，Ni最优选择为0.2-0.6％。