[发明专利]汽车等速传动轴用中高碳钢均匀组织的控制方法

说明书

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种汽车等速传动轴用中高碳钢均匀组织的控制方法，本发明通过连铸动态轻压下和末端大电磁搅拌结合双控制，减轻中心偏析，其中，总压下量控制在10~12mm，末搅电流300A；采用结晶器大电磁搅拌和二冷弱冷控制，扩大等轴晶区，减轻枝晶偏析，其中，结晶器电搅电流350A。通过轧制在线正火控轧控冷工艺，使组织均匀，可替代正火，其中，控轧控冷温度采用水箱控制，终轧使用KOCKS三辊减定径机组。本发明方法改善了中高碳钢成分偏析，使钢材组织均匀性更高可替代正火，获得了高质量高疲劳寿命的传动轴零部件。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种汽车等速传动轴用中高碳钢均匀组织的控制方法。

背景技术

传动轴是汽车传动系统中传递动力的重要部件，保证车辆安全行驶的关键部件。等速传动轴外星轮一般使用中高碳钢制造，中高碳钢具有优良的加工和力学性能，但钢材随着碳含量的增加，成分偏析会越来越重，更容易产生带状、黑心(中心偏析)、混晶等组织不均匀性，造成零件热处理变形等，严重影响传动轴的使用疲劳寿命。

中高碳钢由于液固线温度(T_l～T_s)区间较大，铸坯凝固过程中，C、Mn、S、P等易偏析元素相互作用易形成严重的中心偏析，沿液相穴尤其是凝固末端钢水补缩受阻，铸坯中心形成疏松，严重的形成缩孔。铸坯中心疏松、缩孔、偏析的严重性取决于柱状晶和等轴晶的比例，液固线温度梯度越高，柱状晶生长越发达，中心偏析、疏松越重。因此，如何减轻中高碳钢的中心偏析和中心疏松一直是行业内的难题。

钢材的组织均匀性主要有几方面影响：首先，铸坯的枝晶偏析(微观偏析)会造成铁素体-珠光体带(带状组织)的组织不均匀性；其次，铸坯的中心偏析(宏观偏析)会造成钢材黑心(中心混晶)的组织不均匀性；再次，轧制温度和工艺控制不合适，造成晶粒粗大、边部混晶等组织不均匀性。目前一般为了实现均匀组织，用户在使用前要对钢材正火处理。

本发明旨在改善中高碳钢的成分偏析(微观偏析和宏观偏析)，实现铁素体和珠光体的均匀组织替代正火，提高材料使用性能，获得高质量高疲劳寿命的传动轴。

发明内容

本发明的目的是：提供一种汽车等速传动轴用中高碳钢均匀组织的控制方法，提供一种改善成分偏析、均匀铁素体和珠光体的组织可替代正火的连铸和轧制工艺。

为实现本发明的目的，通过以下技术方案实现：

(1)连铸采用大断面低拉速工艺，铸坯断面300mm×325mm，拉速0.75～0.80m/min，低过热度控制在15～30℃，减少温度梯度，阻止柱状晶发达生长，减轻枝晶偏析，防止产生铁素体与珠光体条带的组织不均匀性。

(2)连铸轻压下工艺，采用大压下量和多辊(5个压下辊)连续小压下量，总压下量在10～12mm，当中心固相率0.50≤fs≤1时，压下量8～10mm，使用1～4号辊，单辊压下量≤3.0mm；当模拟的铸坯芯部温度低于凝固(固相)温度时，压下量2mm，使用5号辊。

(3)连铸末端电磁搅拌工艺，配合轻压下工艺使用，电搅电流300A±10A，频率6.0±0.2HZ，通过和轻压下联合使用，更好地改善中心疏松和中心偏析，从而减轻因成分偏析(尤其碳元素)造成的组织不均匀性。

(4)连铸结晶器电磁搅拌工艺，采用大电流搅拌，电流350A±10A，频率2.0±0.2HZ，打碎柱状晶，增加形核点，扩大等轴晶区，减轻枝晶偏析。

(5)连铸二次冷却工艺，采用弱冷模式，配合结晶器大电磁搅拌，比水量控制在0.12L/kg～0.15L/kg，减轻铸坯内外温差，阻止柱状晶发达生长，扩大等轴晶区。其中，各段冷却：足辊段采用全水冷却，一区、二区、三区采用气雾冷却，水量分配比为45％：22％：20％：13％。