[发明专利]一种汽车转向器齿条用非调质钢及其制造方法

说明书

本发明提供一种汽车转向器齿条用非调质钢，主要包含下述钢成分，以质量％计含有：C：0.35％‑0.44％、Si：0.4％‑0.70％、Mn：1.2％‑1.50％、Cr：0.1％‑0.35％、V：0.03％‑0.14％、N：0.005％‑0.015％，余量为Fe以及不可避免的元素和杂质。使用该非调质钢大大缩短了转向器齿条的加工工序，同时降低了制造成本，同时使用该非调质钢制成的转向器齿条的屈服强度和抗拉强度大，能够满足复杂路面对于转向器齿条较高力学性能的要求，同时具有良好的机械加工性能，适用于齿条类复杂结构的机械加工，而且，制成的转向器齿条的使用寿命长，能够节省使用成本。

技术领域

本发明属于非调质钢技术领域，特别涉及一种汽车转向器齿条用非调质钢及其制造方法。

背景技术

汽车转向器又名转向机、方向机，它是汽车转向系统中最重要的部件，它的作用是增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向。按照助力形式分类，转向器可以分为机械式(无助力)和动力式(有助力)。机械式转向器按照结构形式的不同，又可以分为齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式、循环球曲柄指销式、蜗杆滚轮式等。

齿轮齿条式转向器是一种最简单的转向器，一般由转向齿轮、转向齿条、壳体和预紧力调整装置等组成，转向齿轮通过轴承支承在壳体内，转向齿轮的一端与转向轴连接，将驾驶员的转向操纵力输入，另一端与转向齿条直接啮合，形成一对传动副，并通过转向齿条传动，带动横拉杆，使转向节转动。它的优点是结构简单、紧凑，刚度大，成本低廉，转向灵敏，正、逆袭率都高，便于布置，而且特别适合于与烛式悬架和麦弗逊悬架配用，还可以直接带动横拉杆，简化转向传动机构。因此在轿车和微型、轻型货车上得到广泛的应用，目前，齿轮齿条转向器约占行业60％，其中，轿车占95％，轻微型车占30％。

齿轮齿条式转向器的工作主要是靠齿轮齿条机构将方向盘的周向转动变为横向拉杆的直线运动，在使用过程中，齿面受到脉动载荷的作用，其所受的接触应力和弯曲应力均为交变应力，当齿面所受到的应力大于其自身的屈服强度极限时，则会产生较大变形，导致齿轮及齿条无法使用，因此，在使用过程中，要求齿面没有明显的磨损和缺陷，否则应予以更换。所以，转向器齿条需具有良好的抗疲劳性能和耐磨性。

目前，转向器齿条主要使用的材料之一为45钢，通过对45钢调质处理后加工制造成转向器齿条，具体加工制造流程为：原材料粗车→感应淬火+感应回火处理(调质)→精车→矫直→切断→两端打中心孔→中间铣齿→齿条部位感应淬火→矫直→磨光→低温回火。

上述工艺制造工序相对繁多，成品周期长，加工制造成本高。尤其调质45钢在实际使用过程中，其抗拉强度和屈服强度依然无法满足某些较高要求的转向器齿条的性能要求，导致汽车转向器的齿条损耗较快，使用寿命较短。

非调质钢是指不经过调质处理就可以达到或接近调质钢力学性能水平的一类特殊质量合金结构钢，对应的国家标准为《GB/T 15712-2016非调质机械结构钢》。按显微组织分可分为铁素体+珠光体型，按使用加工方法分可分为直接切削加工用钢和热压力加工用钢。因该钢不经过调质处理即可达到一般合结钢经调质处理后的性能要求，省去调质处理工序，可直接降低调质处理成本及间接产生的运输、矫直、热处理不良品等费用。同时，不经过热处理可以减少热处理过程中的废烟、废水排放，绿色环保，因此非调质钢被成为“绿色钢铁”。因我国对非调质钢的研究应用起步较晚，目前非调质钢的推广使用非常有限，主要用于制造汽车发动机系统的曲轴、连杆；转向系统的转向节、轮毂盘等，无在转向器齿条上的应用实例。

发明内容

为了解决上述问题，本发明一方面提供了一种汽车转向器齿条用非调质钢。

本发明的另一方面提供了制造上述非调质钢的方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种汽车转向器齿条用非调质钢，主要包含下述钢成分，以质量％计含有：