[发明专利]一种高洁净度凸轮轴用钢及其轧制方法

说明书

本发明公开了一种高洁净度凸轮轴用钢及其轧制方法，其化学成分质量百分比为：C：0.17‑0.22％、Si：0.17‑0.37％、Mn：1.10‑1.40％、Cr：1.00‑1.30％、P：≤0.020％、S：≤0.020％、B：≤0.0005％、Ti：≤0.010％、Ca≤0.002％，Al：0.020‑0.060％，[O]≤12ppm、[N]≤90ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明通过合理的设计轧制工艺，钢材的硬度稳定控制在160～217HB。

技术领域

本发明属于汽车用钢技术领域，具体涉及一种高洁净度凸轮轴用钢及其轧制方法。

背景技术

凸轮轴是活塞发动机里的一个部件，它的作用是控制气门的开启和闭合动作，凸轮轴的转速很高，而且需要承受很大的扭矩。因此，凸轮轴在强度和支撑方面的要求很高；凸轮轴承受周期性的冲击载荷，凸轮与挺柱之间的接触应力很大，相对滑动速度也很高，因此凸轮工作表面的磨损比较严重，凸轮轴轴颈和凸轮工作表面除应有较高的尺寸精度、较小的表面粗糙度和足够的刚度外，还应有较高的耐磨性和良好的润滑，在发动机的设计过程中占据着十分重要的地位。从凸轮轴的应用过程可以看出，钢的强度、疲劳性能、耐磨性等是材料控制的关键。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种高洁净度凸轮轴用钢及其硬度控制方法，通过合理的设计化学成分及轧制生产工艺，来满足钢的洁净度及窄硬度的控制要求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高洁净度凸轮轴用钢，其化学成分质量百分比为：C：0.17-0.22％、Si：0.17-0.37％、Mn：1.10-1.40％、Cr：1.00-1.30％、P：≤0.020％、S：≤0.020％、B：≤0.0005％、Ti：≤0.010％、Ca≤0.002％，Al：0.020-0.060％，[O]≤12ppm、[N]≤90ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明采用锰、铬合金化设计，同时严格控制气体及有害元素含量，通过合理设计轧制工艺控制钢的硬度在160～217HB，满足客户要求。

本发明采用Mn、Cr合金化，为了满足钢的淬透性、力学性能，设计Mn：1.10-1.40％，Cr：1.00-1.30％；为稳定钢的淬透性，B：≤0.0005％；为细化晶粒，提高钢的综合性能，Al：0.020-0.060％；为提高钢的纯净度严格控制钢的气体及有害元素含量，P：≤0.020％、S：≤0.020％、Ti：≤0.010％、Ca≤0.002％，[O]≤12ppm、[N]≤90ppm，以保证钢材的疲劳强度和钢的综合性能。

本发明采用合理的轧制生产方法，满足钢的硬度要求。

本发明的另一个目的在于，提供一种高洁净度凸轮轴用钢的硬度轧制控制方法，钢的化学成分设计要求如上所述，其轧制方法包括如下步骤：

(1)加热

冷装入炉，预热段500～950℃，加热一段950～1170℃，加热二段1170～1240℃，均热段1180～1230℃，钢材总的加热时间≥3.3h。加热温度≥1200℃时间不低于2h；

(2)轧制

开轧温度1050～1160℃，终轧温度≤950℃；

(3)轧后冷却

上冷床温度≤950℃，冷床加盖保温罩，冷床停留时间≥30min，下冷床温度≤350℃；

(4)收集缓冷

下冷床后收集入坑缓冷，入坑温度200～300℃，缓冷时间≥36h。

以上制备方法中未加限定的工艺条件均可参照本领域常规技术。

与现有技术相比，本发明的技术方案的优良效果如下：