[发明专利]一种Nb-Ti复合强化中碳胀断连杆用非调质钢及生产的胀断连杆和控锻控冷工艺

说明书

本发明提供了一种Nb‑Ti复合强化中碳胀断连杆用非调质钢及生产的胀断连杆和控锻控冷工艺，成分C 0.40～0.50％、Si 0.40～0.90％、Mn 1.30～1.60％、P≤0.045％、S 0.040～0.070％、Cr 0.10～0.30％、Ti 0.010‑0.050％、V 0.40～0.90％、Nb 0.020‑0.050％、Al≤0.030％、[N]0.0040～0.0080％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，通过控锻控，产品抗拉强度1150～1300MPa，屈服强度800～900MPa，断后伸长率≥10％，疲劳强度≥600MPa，布氏硬度≥340HB，满足高性能发动机胀断连杆需要。

技术领域

本发明属于合金结构钢技术领域，尤其涉及一种Nb-Ti复合强化中碳胀断连杆用非调质钢及生产的胀断连杆和控锻控冷工艺。

背景技术

连杆是汽车发动机的关键零件，其作用是将活塞上的气体作用力传递给曲轴，把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，为了保证发动机的可靠性，要求连杆应具有足够高的疲劳强度和刚度。连杆的机械加工工艺复杂，精度要求高，特别是连杆大头孔。由于机械加工精度误差而造成的连杆大头孔失圆是影响发动机性能可靠性的一个重要因素。

近年来国外开发的胀断(裂解)连杆技术解决了此问题。该技术有传统连杆加工工艺无法比拟的优越性，其加工工序少，节省精加工设备，节材节能，生产成本明显降低。用于胀断加工的连杆材料主要是粉末冶金材料、锻钢、球磨铸铁和可锻铸铁。锻钢连杆的尺寸精度高，组织结构与力学性能好，在传统连杆制造业中应用最为广泛，尤其用于负荷大、转速高的发动机，以及要求连杆具有高疲劳性能和可靠性的场合。

以C70S6钢为代表的高碳非调质钢强度较低(连杆颈位置：R_m≥950MPa，R_p0.2≥550MPa)，且经大量的生产实践后发现，C70S6的可加工性较差，刀具磨损较快，无法满足未来发动机发展需要。而以36MnVS4和46MnVS为代表的中碳钢胀断连杆各方面性能均有所提高。对于46MnVS5材料，连杆大头位置需要较低的铁素体含量(≤30％)和冲击功(KV₂≤20J)，以保证材料具有较高的脆性，避免胀断加工时材料出现胀不断和断口不齐的不合格现象。而对于连杆颈位置则需要较高的铁素体含量(≥25％)和冲击功(KV₂≥30J)，以保证材料具有较高的抗拉强度和疲劳强度(R_m：≤1000MPa，R_p0.2≤750MPa，σ_-1≥500MPa)，以满足发动机高爆发、轻量化发展需要。

2019年12月27日公开的公开号为CN 110616363A的专利一种中碳非调质胀断连杆用钢及其制造方法，公开了一种中碳非调质胀断连杆用钢及其制造方法，该钢抗拉强度950～1200MPa，屈服强度≥750MPa，伸长率大于等于10％，断面收缩率≥20％，冲击功KV₂为7～25J。

2020年6月16日公开的公开号为CN 111286670A的专利公开了“中碳非调质钢及其制造工艺和连杆及其制备工艺”，公开了一种非调质钢及其锻造方法，该钢种在传统非调质钢基础上增加P、Cu来增加钢材的脆性值，经过该专利发明方法，获得中碳非调质钢连杆，其屈服强度≥750MPa，抗拉强度≥1000MPa，断后延伸率≥8％，断面收缩率≥25％。

2010年11月24日公开的公开号为CN 101892424 A的专利“一种胀断连杆用中碳非调质钢”公开了一种抗拉强度≥800MPa以上的胀断连杆用钢，添加稀土合金，成本高，生产难度大。

综上所述，现有专利所涉及的46MnVS5成分和锻造工艺所得到的的胀断连杆抗拉强度和疲劳强度低，胀断合格率低，无法满足未来高性能发动机胀断连杆发展需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Nb-Ti复合强化中碳胀断连杆用非调质钢，通过成分设计，提高钢的强韧性，满足高性能发动机胀断连杆需要。