[发明专利]曲轴、曲轴用钢及其制备方法

说明书

本发明提供了一种曲轴、曲轴用钢及其制备方法，曲轴用钢由如下质量分数的化学组分组成：C：0.39～0.45％；Si：0.17～0.37％；Mn：0.6～0.8％；Cr：1.05～1.20％，Mo：0.18‑0.25％，V：0.05～0.12％，Al：0.015～0.040％，T.[O]≤0.0015％，P≤0.015％，S≤0.015％；Ni≤0.1％，Cu≤0.1％，N：0.0050‑0.0070％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明提供的Ф150‑210mm的大规格曲轴用钢抗拉强度为1098‑1188MPa，强度高屈服强度为939‑952MPa，断面收缩率为47‑49％，室温冲击功为68‑70J，冲击韧性好。

技术领域

本发明属于发动机曲轴用钢技术领域，尤其涉及一种曲轴、曲轴用钢及其制备方法。

背景技术

曲轴是大型柴油机、工程车辆发动机的重要构件，曲轴一般采用较大断面合金钢，42CrMo4、34CrNiMo6等是其中用途最为广泛的典型材料品种。曲轴常工作在低温、腐蚀等恶劣环境下，且服役过程中需承受各类载荷的交互作用，服役条件苛刻，基于该类构件服役环境恶劣的特点，曲轴在服役过程中常常出现韧性断裂问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明一种曲轴、曲轴用钢及其制备方法，具有球化的碳氮化钒析出物以及细小均匀的马氏体和贝氏体组织使得曲轴用钢同时具有良好的强度和冲击韧性。

第一方面，本发明提供了一种曲轴用钢，由如下质量分数的化学组分组成：

C：0.39～0.45％；Si：0.17～0.37％；Mn：0.6～0.8％；Cr：1.05～1.20％，Mo：0.18-0.25％，V：0.05～0.12％，Al：0.015～0.040％，T.[O]≤0.0015％，P≤0.015％，S≤0.015％；Ni≤0.1％，Cu≤0.1％，N：0.0050-0.0070％，其余为Fe和不可避免的杂质。

在一些实施例中，所述Al与所述N的质量分数符合如下关系式：b≤0.49a，其中：a为所述Al的质量分数，b为所述N的质量分数。

在一些实施例中，所述V的质量分数为0.08～0.10％。

在一些实施例中，所述曲轴用钢的断面金相组织沿径向从外周到中心依次为马氏体和贝氏体，其中，马氏体的体积分数为35-45％，贝氏体的体积分数为55-65％。

在一些实施例中，所述曲轴用钢的直径为150-210mm。

第二方面，本发明还提供了前述的曲轴用钢的制备方法，所述方法包括：

获得钢水；

对所述钢水进行模注，获得钢锭；

对所述钢钉进行加热、轧制和热处理，获得曲轴用钢；所述热处理包括依次设置的淬火和回火，所述淬火中，采用阶梯式加热，阶梯保温温度为530-570℃，奥氏体化温度为870-890℃，冷却速度30-35℃/min；所述回火中，加热温度为650-670℃。

在一些实施例中，所述模注过程中，过热度为30-40℃，脱模温度为600-800℃；所述模注采用钢锭模进行，所述钢锭模的温度不低于60℃。

在一些实施例中，所述加热包括均热，所述均热温度为1250-1300℃，所述均热时间为18-22h。

在一些实施例中，所述轧制过程中，入连轧温度为950-1050℃，冷却方式为在线自然冷却。

第三方面，本发明还提供了一种曲轴，采用前述的曲轴用钢制得，或，采用前述的曲轴用钢的制备方法制得的曲轴用钢制得。

本申请中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：