一种高性能弹簧悬架制造技术

本发明专利技术涉及一种由合金钢制成的高性能弹簧悬架，属于合金材料加工技术领域。所述合金钢的组成元素及其质量百分比为C：0.10‑0.15％、Cr：0.4‑0.6％、Si：0.14‑0.20％、Mn：0.8‑1.15％、Al：0.03‑0.05％、N：0.008‑0.015％、Mo：0.25‑0.35％、Cu：0.025‑0.04％、S：0.005‑0.022％、V：0.08‑0.15％、RE：0.08‑0.15％、P≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明专利技术弹簧悬架采用配伍合理的合金钢加工而成，通过激光淬火和激光冲击复合强化处理，大幅度提高弹簧悬架表面硬度、抗磨性、抗腐蚀能力、强度等机械性能。

High performance spring suspension

The invention relates to a high performance spring suspension made of alloy steel, which belongs to the technical field of alloy material processing. Elements of the alloy steel and the mass percentage of C:0.10 0.15%, Cr:0.4 0.6%, Si:0.14 0.20%, Mn:0.8 1.15%, Al:0.03 0.05%, N:0.008 0.015%, Mo:0.25 0.35%, Cu:0.025 0.04%, S:0.005 0.022%, V:0.08 0.15%, RE:0.08 0.15%, P 0.015%, Fe and residual impurities the inevitable. The invention adopts the steel spring suspension alloy processing and reasonable compatibility, by laser quenching and laser shock strengthening processing, greatly improve the mechanical properties of spring surface hardness, abrasion resistance, corrosion resistance, strength etc..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高性能弹簧悬架，属于合金材料加工

技术介绍
钢铁应用于工业生产和生活中的各个方面，在人类的生活和工作中有着十分重要的作用，是科技发展的基础，但钢铁在大气中易锈蚀且锈蚀过程相当复杂，对工业生产及人们的生活产生不同程度的不利影响，带来不必要的经济损失。在我国，据中国工业和自然环境腐蚀调查项目组2008年调查结果显示，由腐蚀造成的直接经济损失达2300亿元，间接经济损失为5000～6000亿元，相当于当年我国国民生产总值的5％。因此，研究防止钢铁腐蚀的方法就变得很重要。弹簧悬架又称合页是用来连接两个固体并允许两者之间做相对转动的机械装置。弹簧悬架可由可移动的组件构成，或者由可折叠的材料构成。现有技术中的弹簧悬架一般采用普通合金钢通过普通的成型工艺制成，其性能较为一般，尤其是强度和耐腐蚀性较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有较高强度、韧性、耐腐蚀性的弹簧悬架。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种高性能弹簧悬架，所述的高性能弹簧悬架由合金钢制成，所述合金钢的组成元素及其质量百分比为：C：0.10-0.15％、Cr：0.4-0.6％、Si：0.14-0.20％、Mn：0.8-1.15％、Al：0.03-0.05％、N：0.008-0.015％、Mo：0.25-0.35％、Cu：0.025-0.04％、S：0.005-0.022％、V：0.08-0.15％、RE：0.08-0.15％、P≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。本专利技术高性能弹簧悬架的合金钢中降低了碳含量、铬含量，并添加了稀土元素，通过各元素之间产生的协同作用提高弹簧悬架的综合性能。在合金钢中加入低含量铬的同时，加入Cu、Mn、Mo、Al、Si、V等合金元素，放弃加入镍、钨等贵重金属元素，能够强化基体，获得MoC、VC等特殊碳化物和合金碳化物，从而提高弹簧悬架合金钢的组织稳定性。Cu、Al的加入可以提高弹簧悬架合金钢的散热性能。Cr、Si、Al能够提高合金钢的抗生长与抗氧化能力。散热性能、抗生长和抗氧化能力的提高又能进一步提高合金钢的高温性能，使其在高温环境下使用的寿命有所提高。Mn、Si等元素的加入能够提高钢液的流动性。稀土的影响与合金元素进行配合，进一步提高弹簧悬架合金钢的强韧性。在本专利技术弹簧悬架的合金钢中若碳含量过低，在加工中的深冷处理会严重影响强度和硬度，若碳含量过高，塑性低，还会影响后续的成型及电镀过程中的性能，造成开裂等问题。为了避免在渗层中发生内氧化形成“黑色网状组织”缺陷，本专利技术弹簧悬架合金钢中Si含量要求控制在0.20％以下。当加入0.14-0.20％Si可以提高弹簧悬架的强度，若Si含量低于0.14％，则会影响弹簧悬架的屈服强度。尽管Mn是固溶强化元素，但在本专利技术弹簧悬架合金钢中，若锰含量大于1.15％，则会大幅度降低弹簧悬架的塑性和韧性。弹簧悬架合金钢的耐热性随着Mo含量的增加而增强，此外Cr、Si、Al都可生成致密的氧化物，形成保护膜。铝是最基本、最有效的细化晶粒元素，在钢中主要以AlN形式存在。AlN主要分布于晶界，起到钉扎晶界阻止晶粒长大的作用。当合金钢中铝含量较高，但氮含量较低时，则不能形成足够的AlN使其均匀的分布于奥氏体晶界。AlN数量较少必然导致其分布较多的位置钉扎晶界作用明显，较少的位置则不能钉扎晶界阻止奥氏体晶粒的长大，这也是产生混晶，即晶粒局部异常长大的主要原因。经不断试验发现，在本专利技术弹簧悬架合金钢中铝含量为0.03-0.05％时，控制Al/N≥3能够保证在在后续的热处理时不发生混晶现象。本专利技术弹簧悬架合金钢中加入0.08-0.15％V细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒不仅是强化合物形成元素，还是钢材优良的脱氧剂，能与碳的结合，形成高熔点、高硬度、高弥散度且稳定的VC碳化物，且0.08-0.15％V与0.8-1.15％Mn起协同作用，共同提高钢的强度和硬度，其原因在于V与Mn配合使用不仅可以细化晶粒，还可以得到更高体积分数的弥散分布析出颗粒，同时起到细晶强化和弥散强化的作用，还可以提高弹簧悬架的强度、韧性以及抗腐蚀能力。且本专利技术弹簧悬架合金钢中由于0.08-0.15％稀土的存在，与0.08-0.15％V一起增强了弹簧悬架合金钢组织细化的程度，从而使其扩散系数降低，减轻其氧化程度。同时碳化物在回火的过程中析出速度和长大速度都较为缓慢，提高了钢的强度和抗回火稳定性。未加入稀土时，合金钢组织非常不均匀，相对碳化合物尺寸较大，网状二次碳化合物较为明显。加入少量的稀土时，合金钢二次碳化合物断网明显。稀土含量越高，组织越来越均匀，越来越细。稀土含量的增加使得碳化合物支晶和莱氏体网格越来越细，进而提高合金钢的冲击韧性。热处理后，未加稀土与加入稀土的合金钢组织都包括回火马氏体、少量回火托氏体、含铬和锰等的合金碳化物与分布均匀的VC、MoC特殊碳化物。然而一定范围内含稀土越多，碳化物尺寸越小，这种特征在提高放大倍数后非常明显。此外稀土元素还可融入碳化合物中，或者与氧、磷、硫、硅、铝发生反应生成氧化物等，降低有害杂质对脆性的影响。经不断试验发现，在本专利技术弹簧悬架合金钢中添加0.08-0.15％稀土对碳化合物尺寸的减小，与合金元素的配合，在晶界处的分布以及减小有害物质的影响等综合效果较为明显。一般的合金钢中，硫、磷等杂质元素的非金属夹杂会破坏钢的基体连续性，在静载荷和动载荷的作用下，往往成为裂纹的起点，影响合金钢的性能，但是本专利技术为了提高弹簧悬架切削性，需要添加一定的硫含量。本专利技术还提供一种高性能弹簧悬架的加工工艺，所述的加工工艺包括如下步骤：按高性能弹簧悬架所用合金钢的组成元素及质量百分比配料，将原料熔炼成钢水，钢水经真空冶炼、浇注、轧制成钢板，并将钢板加工成型，得弹簧悬架坯件；将弹簧悬架坯件先进行激光淬火处理，然后进行激光冲击处理得高性能的弹簧悬架成品。本专利技术对弹簧悬架坯件进行激光淬火和激光冲击复合强化处理，大幅度提高弹簧悬架表面硬度、抗磨性、抗腐蚀能力、韧性等机械性能。本专利技术弹簧悬架在激光淬火强化处理的基础上，继续进行激光冲击强化处理，首先激光冲击强化处理可进一步提高被处理区材料的位错密度，且位错密度沿层深方向呈梯度分布；其次可使组织晶粒更加细化；再次，在被强化区材料表层形成了很好的残余压应力。因而它的外在表现不仅提高了已淬火区硬度，而且大幅度提高了强化区材料的表面抗磨性能。！激光淬火+冲击复合强化处理大大改善了因纯激光淬火产生的残余应力的性质，使复合强化区产生了纯残余压应力，还将提高材料被强化区的抗疲劳性能。另外，本专利技术原料炼钢中采用真空冶炼。合金钢中的氧含量和非金属夹杂物，尤其是氧化物，对弹簧悬架合金钢的疲劳寿命有着相当大的影响，因此，本专利技术采用真空冶炼，提高合金钢的纯净度，进而提高弹簧悬架的接触疲劳性能，提高其使用寿命。通过真空冶炼氧含量从28mg/kg降低到16mg/kg，氧化物总量从64.9mg/kg降低到44.8mg/kg，存活率为50％时的接触疲劳寿命提高了29％，存活率为95％时接触疲劳寿命提高了20％。在上述高性能弹簧悬架的加工工艺中，激光淬火处理中激光淬火功率为850-950W，扫描速度为20-30mm/s，光斑直径为3mm，搭接量为52本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能弹簧悬架，其特征在于，所述的高性能弹簧悬架由合金钢制成，所述合金钢的组成元素及其质量百分比为：C：0.10‑0.15％、Cr：0.4‑0.6％、Si：0.14‑0.20％、Mn：0.8‑1.15％、Al：0.03‑0.05％、N：0.008‑0.015％、Mo：0.25‑0.35％、Cu：0.025‑0.04％、S：0.005‑0.022％、V：0.08‑0.15％、RE：0.08‑0.15％、P≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种高性能弹簧悬架，其特征在于，所述的高性能弹簧悬架由合金钢制成，所述合金钢的组成元素及其质量百分比为：C：0.10-0.15％、Cr：0.4-0.6％、Si：0.14-0.20％、Mn：0.8-1.15％、Al：0.03-0.05％、N：0.008-0.015％、Mo：0.25-0.35％、Cu：0.025-0.04％、S：0.005-0.022％、V：0.08-0.15％、RE：0.08-0.15％、P≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的高性能弹簧悬架，其特征在于，所述的高性能弹簧悬架由合金钢制成，所述合金钢的组成元素及其质量百分比为：C：0.12-0.15％、Cr：0.45-0.55％、Si：0.15-0.18％、Mn：0.95-1.05％、Al：0.03-0.04％、N：0.01-0.013％、Mo：0.28-0.32％、Cu：0.028-0.035％、S：0.01-0.02％、V：0.1-0.12％、RE：0.1-0.12％、P≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。3.一种如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋建平，蒋乾，
申请(专利权)人：宁波乾豪金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33