[发明专利]高压油缸液压杆用非调质钢及其生产方法

说明书

本发明公开了一种高压油缸液压杆用非调质钢及其生产方法，其化学成分及质量百分含量为：C 0.40%～0.58%、Si 0.17%～0.37%、Mn 0.70%～1.40%、V 0.03%～0.20%、Cr 0.05%～0.25%、Ti 0.005%～0.040%、N 0.007%～0.015%、Al 0.005%～0.050%、S≤0.035%、P≤0.035%，余为Fe和不可避免的杂质。本非调质钢通过成分设计，在成本最低的原则下达到强韧性的合理匹配，同时满足高压油缸杆表面感应淬火淬硬层要求；本非调质钢具有高塑、韧性、良好的表面、皮下质量及表面感应淬火性能，同时制造成本较低，适用于生产高压油缸液压杆。本方法通过微合金化的成分设计及控轧控冷的生产方法，生产出不用调质处理的高压油缸杆用钢，简化了生产工序、节省了设备，具有节材节能、降低生产成本的特点。

技术领域

本发明涉及一种非调质钢及其生产方法，尤其是一种高压油缸液压杆用非调质钢及其生产方法。

背景技术

传统的工程机械用高压油缸杆多使用调质45#、40Cr钢，其调质过程工序复杂、易产生淬火缺陷，并且能耗高、污染重，生产周期长、成本高。

高压油缸杆工况和受力复杂，恶劣的服役条件决定高压油缸杆要有较高的硬度和耐磨性，同时能够承受突然的冲击。液压油缸杆出现发纹等表面缺陷，就易产生渗漏油，导致液压油缸工作时卸压，吊运的重物突然坠落，造成机毁人亡的恶性事故。又由于高压油缸杆的加工工艺为钢材直接切削，因此对钢材的要求是，在保证高压油缸杆综合性能质保的前提下，使钢材具有较高的表面及皮下质量，即钢材皮下零缺陷，同时具有良好的淬火性能，以便具有较高的安全稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种皮下零缺陷的高压油缸液压杆用非调质钢；本发明还提供了一种高压油缸液压杆用非调质钢的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明化学成分及质量百分含量为：C 0.40%～0.58%、Si0.17%～0.37%、Mn 0.70%～1.40%、V 0.03%～0.20%、Cr 0.05%～0.25%、Ti 0.005%～0.040%、N 0.007%～0.015%、Al 0.005%～0.050%、S≤0.035%、P≤0.035%，余为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述非调质钢热轧硬度为210～280HBW，强度为≥740MPa，KU2≥28J；金相组织为：珠光体＋铁素体。

本发明合金成分设计原则：在成本最低的原则下达到强韧性的合理匹配，同时满足高压油缸杆表面感应淬火淬硬层要求。各元素的作用及配比如下：

C：钢的强度、硬度及淬硬性取决于碳含量。碳含量高，珠光体量增加，提高钢材的硬度和强度，降低韧性，碳含量过低则会导致淬火硬度过低。

Si：显著强化铁素体，提高强度，但Si过高引起铁素体基体变脆，韧性下降。

Mn：弱碳化物形成元素，在钢中主要以因溶形式存在，是提高钢材强度和韧性的重要合金，但过高的Mn容易产生贝氏体。

V：是非调质钢中主要添加的微合金元素，它可以在加热和均热阶段保持溶解状态，在冷却时弥散沉淀析出增加钢的强度，同时细化晶粒来提高韧性。

Cr：可以提高钢材的强度及淬透性，过高会影响切削及增加成本。

Ti：细化晶粒并同时提高强度和韧性，同时可以改善因细小AlN析出造成的网状裂纹。但加入过多在钢中形成粗大的TiN夹杂颗粒降低韧性。

N：最经济有效的合金化元素，可以通过与生产AlN、V(C、N)加强非调质中微合金元素的沉淀强化及细化晶粒效果，提高V的有效作用。但是N含量过高容易生产较多的AlN增大连铸坯裂纹敏感性，同时增加钢种TiN夹杂的含量及尺寸，损害钢材韧性。