[发明专利]一种用于制作发动机摇臂的高强度级别非调质钢棒材及其制造方法

说明书

本发明涉及一种用于制作发动机摇臂的高强度级别非调质钢棒材，化学成分为C：0.42～0.49％，Si：0.40～0.80％，Mn：0.80～1.50％，P：≤0.040％，S：0.035～0.075％，Cr：0.10～0.30％，Ni：0.01～0.25％，Mo：≤0.08％，Al：≤0.015％，Ti：＜0.010％，V：0.13～0.20％，N：0.012～0.022％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；产品形式为热轧圆钢棒材。钢棒材锻造成摇臂经过空冷后，摇臂锻件的力学性能达到：屈服强度≥800MPa，抗拉强度≥1000MPa，延伸率≥12％，面缩率≥38％，硬度≥290HB；摇臂锻件的金相组织为细小的铁素体加珠光体组织，组织中分布MnS夹杂物及其复合夹杂物。本申请属于高强度、易切削、高表面质量的非调质中碳圆钢，完全满足发动机摇臂的锻造要求。

技术领域

本发明属于冶金领域，尤其涉及一种高强度非调质圆钢。

背景技术

传统用于制作发动机摇臂的原材料大多是45钢、40Cr、42CrMo等合金结构钢，使用该类合金结构钢棒材锻造成发动机摇臂毛坯锻件后都要再进行淬火加回火的调质热处理才能使零件的力学性能满足使用的要求。当要制作高强度级别的摇臂时，采用40Cr、42CrMo等传统的合金结构钢进行调质热处理后有时会出现性能不合格的现象。

使用合金结构钢制造发动机摇臂的主要工艺流程为：

原材料切断—加热—锻造—冷却—机加工—调质热处理—后续加工。

在这个制造流程中，由于要对零件进行调质处理(淬火加回火处理)，所以有两个问题是无法避免的；一是零件在热处理过程中产生的质量问题(如变形、开裂、性能不合格)；二是在热处理过程中会产生能耗、产生原材料的氧化和烧损、产生热处理材料的消耗、对环境造成污染、以及对人身安全产生影响等。这两个问题最终导致的结果是增加零件的制造成本并对自然和社会产生不利影响。

随着目前国内外各个行业在质量保证、节能、环保、降本、高效等方面要求的不断提高，人们都在不断地开发更适用的原材料；在这样的形势下，非调质钢在各行各业的应用越来越广泛。

非调质钢是指不需要进行调质热处理的钢，它在锻造或者轧制状态下就具有良好的综合力学性能，完全能满足机械零件的使用要求。

采用非调质钢制造发动机摇臂的主要工艺流程为：

原材料切断—加热—锻造—冷却—后续加工。

从以上两种工艺流程就可以明显地看出非调质钢具有的诸多优点：

1)由于不需要进行调质处理，因而节省了与调质热处理有关的一切消耗。

2)由于不需要进行调质处理，避免了该过程带来的污染，避免了调质热处理过程中产生的废品，避免了调质热处理加热过程中的氧化、烧损，还可以减少零件的加工余量，从而提高了材料的利用率并降低刀具的消耗。

3)取消了调质工序后，相应地就取消了该工序的人员配置，缩短了生产周期，提高了劳动生产率。

4)采用非调质钢后由于钢中添加了改善零件切削加工性能的S元素，既提高了零件的表面质量，又减少了切削刀具的消耗。

5)使用非调质钢后提高零件的质量，主要表现在：

a)非调质钢规格效应小，在零件的整个截面上性能更加均匀。

b)由于零件在进行调质热处理后肯定会产生一定量的变形，当变形较大时都要进行矫正，零件经矫正后会影响零件的疲劳寿命；而非调质钢是不需要进行矫正的，所以非调质钢零件内部残余应力更小、疲劳寿命更高。

c)采用非调质钢后也改善了零件的切削加工性能，这样一来，既提高了零件的表面光洁度，又提高了零件的尺寸精度，带来的是可提高零件的疲劳性能，因而提高了产品的质量。