[发明专利]一种中碳非调质胀断连杆用钢及其制造方法

说明书

一种中碳非调质胀断连杆用钢及其制造方法，该钢化学元素成分重量百分数为：C：0.44～0.48％；Si：0.40～0.80％；Mn：1.10～1.60％；Cu：0.10～0.25％；Mo：0.08～0.12％；Cr：0.10～0.20％；V：0.17～0.24％；S：0.030～0.050％；P：0.030～0.060％；Al：0.010～0.030％；O≤0.0010％；N：0.015～0.025％；H≤0.0001％；Ti≤0.0015％；Nb：0.036‑0.045％；其他残余元素：Pb≤0.002％，As≤0.04％，Sn≤0.005％，Sb≤0.004％，Ca≤0.0010％，其余为Fe以及不可避免的杂质；且需满足：Mn/S＝20～40，10P+V＝0.54～0.78％。本发明钢经锻造成连杆毛坯后，易于切削加工，经激光开槽后易于胀断，断口平整、无掉肉和毛刺。

技术领域

本发明属于黑色金属材料制造加工技术领域，涉及冶金行业合金结构钢的成分设计及其制造方法，尤其涉及一种中碳非调质胀断连杆用钢及其制造方法。

背景技术

随着90年代初连杆胀断工艺的出现，给连杆的机械加工和材料的开发带来了革命性的改变，以往以45、40Cr、42CrMo为代表的碳钢、合金钢通过调质才能获得较好性能的钢种的应用越来越少，而C70为代表的适应胀断工艺的非调质钢成为目前连杆用材的主要发展方向。随着节能减排的要求日益严格，汽油机及柴油机的负荷也跟随着日益增加，增压汽油的爆发压力目前已经达到120bar，而柴油机则更是高达200bar以上，这就需要开发新型的连杆材料来满足发动机的高负荷要求。

发动机连杆胀断加工技术是目前国际上连杆生产的最新技术，于二十世纪九十年代在汽车工业发达的国家发展起来，并逐渐应用于大规模生产领域。和传统的连杆加工技术相比，发动机连杆胀断加工技术具有传统连杆加工方法无可比拟的优越性，其加工工序少、节约精加工设备、节材节能、生产成本低。由于具有传统工艺无可比拟的优点，连杆裂解新工艺在国外20世纪90年代得到迅速的发展。美国通用公司、MTS系统公司、福特汽车公司、德国ALFING公司、EX-CELL-0公司等相继开发了生产设备及自动化生产线。目前，国外连杆胀断技术已进入大批量生产阶段。国内也有一汽大众、上海大众、华晨、奇瑞、广东四会实力连杆有限公司、青羊西菱汽车配件有限公司等相继使用了连杆裂解生产线。

国外先进的发动机制造企业通过不断的研发，开发出了胀断连杆用非调质钢、粉末冶金及高强度的赛车连杆用钛合金等新型材料。而国内企业除了开发出C70S6胀断连杆用非调质钢外，其余的材料还在开发阶段，开发新型节能环保型的高强度的连杆材料是我国企业和相关研究机构的主要方向。

国内一般中、小型汽油机及柴油机连杆采用的传统材料主要是中碳钢与中碳合金钢，而增压中冷强化的柴油机一般采用中碳合金钢如铬钢、锰铬钢、镍合金钢等。但上述钢在毛坯制造的过程中为了取得良好的机械性能及良好的韧性等指标都无一例外地采用正火、调质等热处理工艺来保证连杆本身达到设计要求的性能指标。而正火、调质等热处理过程中要耗费大量的能源，特别是调质处理还需要消耗水、专用的淬火油等，废弃的淬火液需要处理后方能达到排放标准，这样既不利于环境保护也耗费了大量的能源，从这一点来看并不符合节能环保的要求。

早期的高强度胀断连杆用钢为C70S6，近期的研发工作主要围绕着改善胀断连杆用钢的疲劳强度、切削加工性能和胀断性能等方面。用于连杆的非调质钢还有40MnVN或35MnVN钢，对于这类中碳非调质钢，既要提高强度又要尽可能小地损失韧性，一般采用降低AC1的方法，以细化珠光体片层间隙，并增加珠光体含量而实现。目前用于连杆胀断加工的材料主要有C70S6锻钢、SPLITASCO系列锻钢、FRACTIM锻钢和S53CV-FS锻钢等。

C70S6锻钢是20世纪70年代德国开发的胀断连杆材料，当时有19种发动机连杆采用，到目前为止有60多种不同的发动机采用。C70S6锻钢是一种高碳、低锰钢，具有优良的裂解性能，但经大量的生产实际发现，C70S6的可加工性能较差，刀具磨损较快。