[发明专利]一种微合金化长寿命、高强韧性高铁板簧用钢及其生产工艺

说明书

本发明公开了一种微合金化长寿命、高强韧性高铁板簧用钢，其由以下质量百分比的化学元素组成：C：0.45%‑0.47%，Si：0.20%‑0.30%，Mn：0.95%‑1.10%，Cr：1.00%‑1.20%，V：0.10%~0.20%，Cu≤0.20%，Ni：0.10%~0.20%，Nb：0.02%~0.03%，P≤0.010%，S≤0.003%，Sn≤0.005%，[H]≤0.00015%，[O]≤0.0015%，[N]≤0.0050%，余量为Fe。本发明还公开了该高铁板簧用钢的生产工艺，本发明成分设计合理、工艺先进，与目前市场上供应的高铁板簧用钢相比具有更高的纯净度、更高的强韧性、更细的晶粒度、更高的疲劳寿命。A类、B类、D类、Ds类夹杂物已稳定控制在≤1.0级，C类夹杂物未检测出。

技术领域

本发明属于合金钢技术领域，涉及钢铁行业中的弹簧扁钢，具体涉及一种微合金化长寿命、高强韧性高铁板簧用钢钢种设计及其生产工艺。

背景技术

近年来，中国高铁横空出世，一鸣惊人。在引进国外技术消化吸收的基础上，根据我国国情、路情进行创新，建立了具有自主知识产权、世界领先的技术标准体系，在短短不到十年的时间里，便在国内纵横东南西北，目前国家正在布局“八纵八横”高铁网。目前我国高铁总里程超过3.5万公里，位居世界第一，我国也是世界上唯一一个高铁成网运行的国家，高铁加快了中国城市化和工业化的进程。

高铁是我国制造业成就的体现，是我国高端制造业走向世界的名片。但是我国高铁核心部件，轴承、车轴、车轮、减振簧等依然依赖进口，国产化还面临很多困难，我国高铁相关配套部件远远落后于高铁本身的发展速度，尤其是基础材料、高精度加工设备等。

高铁动车组是一种客运电力机车，运行速度250km/h～360km/h，对安全性和舒适性要求非常高，国外普遍使用51CrV4制造高铁板簧，相当于我国《弹簧钢》(GB/T1222-2016)标准中51CrMnV弹簧材质，该板簧用于动车转向架电动机悬挂系统，在工作中受40KN的垂向载荷和12mm的横向位移，其质量的好坏严重影响高铁行车安全。现有钢种51CrV4(51CrMnV)由于强韧性限制，制成的板簧重量大，影响了高铁的重量，造成大量的能源消耗；而且由于现有轧制工艺的限制，现有板簧疲劳寿命只能达到500万次，无法替代进口产品。这就需要开发一种具有自主知识产权的全新的长寿命、高强韧性高铁板簧用钢。材料的强韧性主要依靠合金元素及其组织形态，而疲劳寿命涉及到纯净度、脱碳层、组织均匀性等。