[发明专利]一种高强高韧贝氏体弹簧钢及其制造方法

说明书

本发明提供一种高强高韧贝氏体弹簧钢及其制造方法，该弹簧钢的化学成分，以质量百分比计如下：C：0.25‑0.4％，Si：1.5‑2.5％，Mn：1.0‑2.0％，Cr：1.0‑2.0％，Mo：0.2‑0.5％，V：0‑0.15％，Ti：0‑0.10％，P≤0.03％，S≤0.01％，其余为Fe及不可避免的杂质，其金相组织显示以贝氏体或贝氏体/马氏体复相组织为主。其制备方法是将调整后的钢水在冶炼中控制残留有害元素[O]≤15ppm、[H]≤1.5ppm、[N]≤60ppm，然后浇成钢锭，经热轧成型或锻造成型后，再依次进行正火和在200‑400℃回火热处理或直接在200‑400℃回火热处理，即制成车辆、工程机械用弹簧。本发明弹簧钢配套对应的低污染、环保制造工艺满足高性能需求，特别适用于重载汽车或工程机械中。

技术领域

本发明属于弹簧钢及其制备技术领域，具体涉及一种高强度高韧性具有抗优异疲劳性能的贝氏体弹簧钢及其制造方法。

背景技术

近年来，随着我国国民经济发展的需要，在工程机械中、汽车、铁路运营中，都力图增加工程车、汽车、货运火车载重负荷和提高运行速度，以便增大运输能力，提高运输效率，降低运输成本。弹簧作为汽车零部件和铁路车辆常用消耗品，用量也很大。而随着车辆负载及运输提速等需求，对于车辆中的弹簧性能要求也在进一步提升，因此对弹簧钢的综合性能要求也随之提高。

同时，随着全球气候变暖、环境污染问题越来越严重，而传统的高性能弹簧钢如：60Si2MnA、60Si2CrA、50CrVA、30W2Cr2VA，在制造过程中，都需要进行油淬火+高温回火，这不仅能耗大，且油淬火还对环境有一定污染，因而降低能耗、减少二氧化碳排放、包括汽车轻量化，都需要发展生产工艺简单、节能、不需油淬火，对环境友好的新型高性能的弹簧钢材料。

而在近几年披露的研发的新型弹簧钢中，如国内武汉钢铁集团申请的发明专利CN104313483B—一种髙碳冷轧汽车膜片弹簧钢及其生产方法、浙江美力科技股份有限公司申请的发明专利CN103725984B—高韧性高强度弹簧钢、慈溪智江机械科技有限公司申请的发明专利CN104120362B—一种强韧性弹簧钢及其制备方法和新日铁住金株式会社申请的发明专利CN105121680B—耐疲劳特性优异的弹簧钢及其制造方法。在这些专利申请中，对弹簧钢所采用的最终热处理工艺都是油淬火+中、高温回火，得到组织主要是回火屈氏体，虽然在强度、韧性、抗疲劳性能方面各自都有不同侧重性的提高，但不足之处是，由于其都仍然采用的是传统热处理工艺，不仅工艺复杂，而且也达不到节能和对环境友好的要求。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中弹簧钢在制备工艺上达不到节能和环保要求，且工艺比较复杂的现状，提供一种用于生产制造车辆或工程机械的高强高韧弹簧钢及其制造方法。所述弹簧钢是以Si-Mn-Cr-Mo合金元素配合，辅以V、Ti变质处理方案，并配套对应的低污染、环保制造工艺来满足高性能需求，特别适用于重载汽车、轨道车辆或工程机械中。

本发明提供的高强高韧贝氏体弹簧钢，该弹簧钢的化学成分，以质量百分比计如下：

C：0.25-0.4％，Si：1.5-2.5％，Mn：1.0-2.0％，Cr：1.0-2.0％，Mo：0.2-0.5％，V：0-0.15％，Ti：0-0.10％，P≤0.03％，S≤0.01％，其余为Fe及不可避免的杂质，其金相组织显示以贝氏体或贝氏体/马氏体复相组织为主。

优选地，该弹簧钢的化学成分按质量百分比计为：

C：0.25-0.34％，Si：1.5-2.5％，Mn：1.5-2.0％，Cr：1.5-2.0％，Mo：0.2-0.5％，V：0.01-0.15％，P≤0.03％，S≤0.01％，其余为Fe及不可避免的杂质，

或为：