一种管柱总成及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种管柱总成，涉及汽车相关技术领域，该管柱总成的组成成分及其质量百分比为：C：0.25‑0.48%、Cr:5.88‑6.21%、Al：0.43‑0.55%、Ti：0.68‑0.82%、Si：0.35‑0.42%、V：0.08‑0.16%、W：0.11‑0.17%、Nb：0.05‑0.09%、Ca：1.56‑1.88%、Mn：0.14‑0.17%、Al2O3：0.37‑0.43%、稀土元素：0.12‑0.17%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术还公开了一种管柱总成的制备方法，不仅提高了金属的强度和硬度，同时提高了金属的塑性和韧性，使管柱总成的机械性能符合标准的同时还具有很好的抗冲击性能。

Pipe string assembly and its preparation method

The invention discloses a pipe string assembly, which relates to the automobile related technical field. The composition and mass percentage of the pipe string assembly are: C: 0.25 0.48%, Cr: 5.88 6.21%, Al: 0.43 0.55%, Ti: 0.68 0.82%, Si: 0.35 0.42%, V: 0.08 0.16%, W: 0.11 0.17%, Nb: 0.05 0.09;%, Ca: 1.56 1.8. 8%, Mn: 0.14, 0.17%, Al2O3: 0.37, 0.43%, rare earth elements: 0.12, 0.17%, the remaining amount of Fe and inevitable impurities. The invention also discloses a preparation method of the pipe string assembly, which not only improves the strength and hardness of the metal, but also improves the plasticity and toughness of the metal, so that the mechanical properties of the pipe string assembly meet the standards, and has good impact resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种管柱总成及其制备方法
本专利技术涉及汽车相关
，特别是涉及一种管柱总成及其制备方法。
技术介绍
转向系统是汽车的重要组成部分，而转向管柱总成又是汽车转向系统中的重要部件。转向管柱总成是安装在方向盘与转向器之间的连接部件，主要用于控制汽车方向、传递扭矩、吸收汽车撞击时的能量。为了满足驾驶者舒适度要求，转向管柱上下及前后方向均可以调节。汽车在发生碰撞，转向系统的转向器后移，使管柱总成受到较大的外力，现有的管柱总成韧性和抗冲击性能较差，很容易造成管柱总成弯折或者断裂，管柱总成容易损毁。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种管柱总成及其制备方法。为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种管柱总成，该管柱总成的组成成分及其质量百分比为：C：0.25-0.48％、Cr:5.88-6.21％、Al：0.43-0.55％、Ti：0.68-0.82％、Si：0.35-0.42％、V：0.08-0.16％、W：0.11-0.17％、Nb：0.05-0.09％、Ca：1.56-1.88％、Mn：0.14-0.17％、Al2O3：0.37-0.43％、稀土元素：0.12-0.17％，余量为Fe和不可避免的杂质。进一步地，该管柱总成的组成成分及其质量百分比为：C：0.25％、Cr:5.88％、Al：0.43％、Ti：0.682％、Si：0.35％、V：0.08％、W：0.17％、Nb：0.05％、Ca：1.56％、Mn：0.14％、Al2O3：0.37％、稀土元素：0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质。前所述的一种管柱总成，该管柱总成的组成成分及其质量百分比为：C：0.48％、Cr:6.21％、Al：0.55％、Ti：0.82％、Si：0.42％、V：0.16％、W：0.17％、Nb：0.09％、Ca：1.88％、Mn：0.17％、Al2O3：0.43％、稀土元素：0.17％，余量为Fe和不可避免的杂质。前所述的一种管柱总成，该管柱总成的组成成分及其质量百分比为：C：0.36％、Cr:6.03％、Al：0.49％、Ti：0.75％、Si：0.38％、V：0.12％、W：0.14％、Nb：0.07％、Ca：1.72％、Mn：0.16％、Al2O3：0.40％、稀土元素：0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。前所述的一种管柱总成，稀土元素包括La、Ce、Pr、Tb。前所述的一种管柱总成，稀土元素中La、Ce、Pr、Tb的质量比例为1:2::1：1。一种管柱总成的制备方法，包括以下步骤：S1：将除Si、Ca和Al2O3以外的组成成分加入至非真空感应炉内熔炼，将炉温调至1550-1700℃，将原料熔炼成合金溶液；S2：向非真空感应炉内加入Si和Ca，然后采用水冷结合空冷的方式对合金溶液进行降温，将合金溶液降温至980-995℃，加入Al2O3，继续进行降温，直至合金溶液降温至900-920℃，保温15-20min，然后进行热轧，形成合金钢材；S3：将合金钢材放置在加热炉内，将炉温调整至560-590℃，保温10-15min，然后取出合金钢材，空冷至室温；再将合金钢材放置在加热炉内，将炉温调整至830-855℃，保温15-20min，然后采用水冷的方式将合金钢材冷却至250-275℃，保温10-15min；再将合金钢材放入炉体中，将叶片胚料加热至760-800℃，然后取出合金钢材空冷至室温；S4：对S3得到的合金钢材进行裁切、锻造，形成管柱总成的各组成部分；S5：对管柱总成的各组成部分进行超声波探伤，探伤合格后进行打磨，然后将各组成部分组装，形成管柱总成。前所述的管柱总成的制备方法，S2中合金溶液的降温速率为22-26℃/s。前所述的管柱总成的制备方法，S2中降温过程中持续对合金溶液进行超声波振动。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术在管柱总成的原料中加入C和W，在熔炼时可以形成碳化钨，可以提高管柱总成的硬度和耐磨性；又加入Ti、Nb等细化晶块元素，在冶炼时可以有效地细化金属的晶粒，从而提高管柱总成的韧性，使管柱总成的抗冲击性能提高了15-18％；(2)本专利技术在熔炼后合金溶液进行结晶时加入Si、Ca，作为液态金属中的杂质而成为金属中的外来晶核，进行自发形核，从而细化了晶粒，细晶粒受到外力发生塑性变形后可分散在更多的晶粒内进行，使塑性变形更为均匀，应力集中小，不仅提高了金属的强度和硬度，同时提高了金属的塑性和韧性，使管柱总成的机械性能符合标准的同时还具有很好的抗冲击性能，使管柱总成的使用寿命延长了18-22％；(3)本专利技术在合金溶液降温时采用空冷结合水冷的方式，使合金溶液的降温速率大大提高，增大了过冷度，促进自发形核，使金属内晶粒数量增大，从而细化晶粒，使晶界面积增大，晶界更为曲折，进一步提高了管柱总成的韧性，使管柱总成不易产生裂纹，同时裂纹不容易扩展；另外，在合金溶液降温的过程中始终对合金溶液进行超声波振动，也可起到细化晶粒的作用；(4)本专利技术在合金溶液降温过程中加入Al2O3，作为不溶于基体金属的超细第二相强化金属材料，均布分布在基体金属中不仅可显著提高合金的强度和硬度，而且合金的塑性和韧性基本不发生变化，使管柱总成的机械性能提高了25-29％；(5)本专利技术中对制备好的金属材料进行正火-淬火-回火的热处理方式，有效地改善金属内部的显微结构，使合金的强度和韧性均得到提高，从而使管柱总成的抗冲击性能提高了16-20％。具体实施方式为使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施方式，对本专利技术作出进一步详细的说明。实施例1本实施例提供了一种管柱总成，该管柱总成的组成成分及其质量百分比为：C：0.25％、Cr:5.88％、Al：0.43％、Ti：0.682％、Si：0.35％、V：0.08％、W：0.17％、Nb：0.05％、Ca：1.56％、Mn：0.14％、Al2O3：0.37％、稀土元素：0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质。其中，稀土元素包括La、Ce、Pr、Tb，且La、Ce、Pr、Tb的质量比例为1:2::1：1。本实施例还提供了一种管柱总成的制备方法，包括以下步骤：S1：将除Si、Ca和Al2O3以外的组成成分加入至非真空感应炉内熔炼，将炉温调至1550℃，将原料熔炼成合金溶液；S2：向非真空感应炉内加入Si和Ca，然后采用水冷结合空冷的方式对合金溶液进行降温，合金溶液的降温速率为22℃/s，将合金溶液降温至980℃，加入Al2O3，继续进行降温，直至合金溶液降温至900℃，保温15min，然后进行热轧，形成合金钢材，其中，降温过程中持续对合金溶液进行超声波振动；S3：将合金钢材放置在加热炉内，将炉温调整至560℃，保温10min，然后取出合金钢材，空冷至室温；再将合金钢材放置在加热炉内，将炉温调整至830℃，保温15min，然后采用水冷的方式将合金钢材冷却至250℃，保温10min；再将合金钢材放入炉体中，将叶片胚料加热至760℃，然后取出合金钢材空冷至室温；S4：对S3得到的合金钢材进行裁切、锻造，形成管柱总成的各组成部分；S5：对管柱总成的各组成部分进行超声波探伤，探伤合格后进行打磨，然后将各组成部分组装，形成管柱总成。实施例2本实施例提供了一种管柱总成，该管柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管柱总成，其特征在于：该管柱总成的组成成分及其质量百分比为：C：0.25‑0.48%、Cr:5.88‑6.21%、Al：0.43‑0.55%、Ti：0.68‑0.82%、Si：0.35‑0.42%、V：0.08‑0.16%、W：0.11‑0.17%、Nb：0.05‑0.09%、Ca：1.56‑1.88%、Mn：0.14‑0.17%、Al2O3：0.37‑0.43%、稀土元素：0.12‑0.17%，余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种管柱总成，其特征在于：该管柱总成的组成成分及其质量百分比为：C：0.25-0.48%、Cr:5.88-6.21%、Al：0.43-0.55%、Ti：0.68-0.82%、Si：0.35-0.42%、V：0.08-0.16%、W：0.11-0.17%、Nb：0.05-0.09%、Ca：1.56-1.88%、Mn：0.14-0.17%、Al2O3：0.37-0.43%、稀土元素：0.12-0.17%，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种管柱总成，其特征在于：该管柱总成的组成成分及其质量百分比为：C：0.25%、Cr:5.88%、Al：0.43%、Ti：0.682%、Si：0.35%、V：0.08%、W：0.17%、Nb：0.05%、Ca：1.56%、Mn：0.14%、Al2O3：0.37%、稀土元素：0.12%，余量为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的一种管柱总成，其特征在于：该管柱总成的组成成分及其质量百分比为：C：0.48%、Cr:6.21%、Al：0.55%、Ti：0.82%、Si：0.42%、V：0.16%、W：0.17%、Nb：0.09%、Ca：1.88%、Mn：0.17%、Al2O3：0.43%、稀土元素：0.17%，余量为Fe和不可避免的杂质。4.根据权利要求1所述的一种管柱总成，其特征在于：该管柱总成的组成成分及其质量百分比为：C：0.36%、Cr:6.03%、Al：0.49%、Ti：0.75%、Si：0.38%、V：0.12%、W：0.14%、Nb：0.07%、Ca：1.72%、Mn：0.16%、Al2O3：0.40%、稀土元素：0.15%，...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏斌，
申请(专利权)人：南京安立特电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32