[发明专利]一种热锻用非调质圆钢及其生产方法

说明书

一种热锻用非调质圆钢及其生产方法，按质量百分含量(%)：C0.48～0.52、Si0.40～0.60、Mn1.10～1.30、P≤0.015、S≤0.015、Cr0.10～0.20、Ni0.20～0.30、Mo0.03～0.07、Nb0.015～0.030、V0.08～0.15、Ti0.015～0.025、Al0.010～0.025、Cu≤0.2，N120～200ppm、H≤2.0ppm、O≤15ppm；余量为Fe及不可避免杂质。通过严格控制Nb、V、Ti和N的含量，使得显微组织均匀，轧制过程控制温度和冷却速度而使得该非调质钢Rm≥950MPa，Rel≥600MPa，A≥15%，Z≥35%，AKu≥42J，硬度265‑320HB，能替代20CrMnTiH、42CrMo和40Cr等钢材。

技术领域

本发明涉及一种热锻用非调质圆钢及其生产方法，属于微合金钢技术领域。

背景技术

新能源电动汽车的动力机为电动机，其驱动系统传动部分要承受行驶过程中复杂的交变负荷，所以对驱动电机花键输出轴的性能有很高的要求。目前电动汽车驱动电机花键输出轴使用合金渗碳钢20CrMnTiH、调质合金钢42CrMo和40Cr等制造。使用20CrMnTiH采用正火+渗碳淬火＋回火的工艺，使用42CrMo和40Cr采用正火+调质+感应淬火＋回火的工艺保证心部的韧性和表面的硬度。在机械性能由调质、正火、渗碳等热处理工艺来保证的前提下，不仅部件的开裂、弯曲变形需矫直不可避免，加工精度和装配精度得不到强有力的保证，而且截面的性能不均匀，往往使电机花键轴在服役过程中在其薄弱环节部位特别是花键根部发生早期失效；同时热处理需要耗费大量的能源，生产周期长、生产成本高，严重制约着新能源电动汽车性能的提高和产业的健康发展。另外，使用20CrMnTi、42CrMo和40Cr等材料制造的其它花键轴、齿轮和齿轮轴等零部件，也存在上述问题，亟待新材料替代。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，通过材料化学成分的优化和收窄，依靠微合金复合化技术及控制轧制和控制冷却等工艺，获得一种能够提高钢材的强韧性力学性能，取消调质、正火或渗碳热处理和校直等工序，避免零件开裂、变形等缺陷，生产过程节能环保，提高合格率，缩短生产周期的一种热锻用非调质钢及生产方法。

上述的目的通过以下技术方案实现：

1. 一种热锻用非调质圆钢及其生产方法，其特征在于，Nb、V和Ti微合金复合化，控制轧制和控制冷却，制得的非调质钢，其成分按质量百分含量包括C：0.48～0.52%；Si：0.40～0.60%；Mn：1.10～1.30%；P≤0.015%；S≤0.015%；Cr：0.10～0.20%；Ni： 0.20～0.30%；Mo：0.03～0.07%；Nb：0.015～0.030%；V：0.08%～0.15%；Ti：0.015～0.025%；Al：0.010～0.025%；Cu ≤0.2%；N：120～200ppm；H≤2.0ppm；O≤15ppm；余量为Fe及不可避免杂质。

2. 所述的一种热锻用非调质圆钢及其生产方法，包括如下步骤：电炉或转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→连铸→切割→冷却→检验→判定→加热炉加热→控轧→控制冷却→超声+漏磁探伤→判定→包装→称重→入库。

3. 所述的Nb、V和Ti微合金复合化，控制轧制和控制冷却，制得的非调质钢中包括以下质量百分比含量的元素的目标值，C：0.50％；Si：0.45％；Mn：1.30％；Nb：0.028％；P≤0.015％；S≤0.015％；Cr：0.15％；Ni：0.25％；V：0.10％；Ti：0.017％；Al：0.020％；N：0.015%；余量为Fe及不可避免杂质。

4. 所述的LF精炼时Nb的加入量0.028％，Mn的含量以1 .30%为目标；RH吊包时将S线一次性补喂≤0.015％。

5.所述的RH精炼时破空后立即喂入钛线调整Ti和N的含量；其中Ti的含量以0.017％为目标， N的含量以150ppm为目标。。