汽车、发动机传动零件用钢材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了汽车、发动机传动零件用钢材及其制备方法，其中，所述汽车、发动机传动零件用钢材在钢中加入适量的锰、铬、钼等微合金元素，合金含量较低，钢液纯净，具有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限，淬透性较高，高温下有高的蠕变强度与持久强度，长期工作温度可达500℃，制备方法中，热处理后能得到较高表面硬度和疲劳性能，冲击韧度等，可用于制造汽车、发动机传动零件等。

Steel for transmission parts of automobile and engine and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
汽车、发动机传动零件用钢材及其制备方法
本专利技术涉及钢材制备
，特别提供了一种汽车、发动机传动零件用钢材及其制备方法。
技术介绍
传统汽车、发动机零件制备工艺如下：电炉冶炼—VOD精炼—连铸—高速棒线材生产线—冷拔—热处理—无缝管，厚度规格为2.0mm～10.0mm。传统汽车、发动机零件存在冷变形时塑性低、焊接性能差、疲劳寿命低以及价格昂贵的问题。传统的汽车、发动机传动零件制造成本高，使企业的经济效益被大幅压缩，面临生存危机，亟需研究开发能满足汽车、发动机传动零件专用钢材实际生产制造和性能要求的替代材料，以降低企业生产成本。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种汽车、发动机传动零件用钢材及其制备方法，以解决现有汽车、发动机传动零件用钢材成本高、性能差的问题。本专利技术一方面提供了汽车、发动机传动零件用钢材，按质量百分比，由如下成分组成：C：0.30～0.40wt％、Si：0.10～0.40wt％、Mn：0.60～1.0wt％、S：0.003～0.010wt％、P：0.003～0.020wt％、Cr：0.80～1.20wt％、Mo：0.15～0.35wt％、Al：0.015～0.055wt％、N：0.0010～0.0050wt％、Ca：0.0010～0.0050wt％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。本专利技术另一方面提供了上述汽车、发动机传动零件用钢材的制备方法，包括如下步骤：1)铁水预处理对铁水进行预处理，保证入炉铁水中S的质量比≤0.003％，扒净渣后入转炉；2)转炉冶炼采用精料废钢与铁水进行冶炼；转炉拉碳一次命中、避免点吹；出钢采用高锰、硅铁、钼铁，出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流，钢包中Als的质量含量为0.010～0.030％；钢包中N≤30ppm；3)LF精炼LF处理过程保持微正压，增N量≤15ppm；LF采用活性石灰、萤石造还原渣，控制吹氩强度，避免钢液裸露；采用硅钙线钙处理，喂CaSi线400米～500米，使夹杂物充分球化，改善产品性能；4)连铸全程进行保护浇注，开浇前采用氩气吹扫中包，浇注过程做到无钢液裸露，严格控制水口吸N，控制增N≤4ppm；采用高碱度中包渣，以便钢中夹杂物的去除；浇钢过程保持恒拉速；连铸过热度控制目标不大于30℃；5)加热炉加热加热温度为1200～1240℃，保温时间为30～40分钟；6)热连轧轧制、卷取，得钢板荒轧选择3+3模式控制；终轧温度：≥850℃；卷取温度≤600℃，冷却模式采用第六组开冷，间歇冷却模式；7)ERW制管利用步骤6)得到的钢板进行ERW制管，得ERW直缝焊管；8)热处理对步骤7)制得的ERW直缝焊管进行850～950℃淬火、400～500℃回火，得目标钢材。优选，步骤4)中，浇钢过程投入轻压下功能。进一步优选，步骤6)中，还包括F1、F2机后小除鳞的步骤。进一步优选，步骤6)中，精轧压缩比≥4.5。本专利技术提供的汽车、发动机传动零件用钢材，在钢中加入适量的锰、铬、钼等微合金元素后，可在钢材表面形成致密、附着性很强的氧化层，能够阻碍外部气体和氧化物往里扩散，保护氧化层下面的基体，在保护层和钢材基体表面间形成约20μm～50μm厚的氧化物致密层，这层致密氧化层阻止外界环境空气中氧和水向钢基体渗入，防止钢铁材料氧化层的侵蚀，提高了钢铁材料的耐磨损能力，从而提高钢材的耐疲劳性能。该钢材在化学成分设计上，合金含量较低，钢液纯净，在保证强塑性的基础上，节约成本，提高其市场竞争力，同时也能节省大量合金成本。下面给出钢材中各成分的作用：C是提高钢的强度的元素，为使钢材的强度达到1000MPa以上的水平，需要含有0.30wt％以上的C含量，同时还要保证具有良好的耐磨性能、焊接性能、冲压性能和耐疲劳性能等，因此，本专利技术中将C的含量控制在0.30～0.40wt％。P是抑制钢冷脆性最有效的合金元素之一，它在钢中能加速钢的均匀溶解和Fe2+的氧化速率，有助于在钢表面形成致密氧化物保护膜，成为腐蚀介质进入钢基的保护屏障。钢中的P含量超过0.020wt％会使韧性大幅下降，造成冷脆性增加，因此，本专利技术将P的含量控制在0.003～0.020wt％之间。Cr含量的提高有利于细化晶粒，Cr、Mo复合强化，能够提高钢材的耐疲劳性能，在钢材表面形成Cr2O3致密的氧化层，提高钢的钝化能力，当氧化层/金属界面的α～FeOOH中Cr含量超过5％时，能有效抑制腐蚀性阴离子的侵入；同时添加Cr元素还可以阻止Fe3+向Fe2+的转化，提高钢材的耐磨性能和疲劳性能，本专利技术将Cr的含量控制在0.80～1.20wt％的范围。Si通常作为脱氧剂添加，可同时提高钢材的强度，同时还可以提高钢材表面的黏附性能，提高钢的耐磨性和疲劳性能。然而，当添加超过0.4wt％会使钢材韧性下降，因此，本专利技术将Si含量控制在0.10～0.40wt％之间。Ca加入钢中可以改善钢的整体耐磨性能，在钢中加入微量Ca，可以形成CaO和CaS复合化合物，促进氧化层转化为致密、保护性好的保护性覆膜。本专利技术将Ca的含量控制在0.0010～0.0050wt％。Mn能提高钢材的强度，是提高淬透性的主要元素之一，可以在一定程度上提高钢的耐磨性能和疲劳性能，然而，用量过多会降低钢材的韧性和焊接性，因此，本专利技术将其含量控制在0.60～1.0wt％。S对钢的耐疲劳性能起不良作用，但是与锰、铬和钼等复合可以形成氧化层，提高钢材的耐磨性能和疲劳性能，本专利技术将其含量控制在0.003～0.010wt％之间。Al是钢中重要的脱氧剂，往钢水中添加一定量的铝，铝和氧在高温条件下，反应生成三氧化二铝，以残渣的形式漂浮在钢水表面，清除残渣控制钢水中的含氧量，可以有效地减少钢中的杂质，改善钢的品质，起着重要的作用。本专利技术中，将其含量控制在0.015～0.055wt％之间。N：钢材在冶炼过程中能够脱去部分的有害气体杂质及机械杂质，改善钢的性能，提高钢材的质量，如果N含量过高会影响钢材的冲击韧性，引起失效硬化。因此，本专利技术将其含量控制在0.0010～0.0050Wt％。本专利技术提供的汽车、发动机传动零件用钢材具有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限，淬透性较高，高温下有高的蠕变强度与持久强度，长期工作温度可达500℃；热处理后能得到较高表面硬度和疲劳性能，冲击韧度等，主要用于制造汽车、发动机传动零件等。本专利技术提供的汽车、发动机传动零件用钢材的制备方法，利用ERW管代替无缝管，解决了现有的传动件冷变形时塑性低、焊接性能差以及价格昂贵的问题。本专利技术提出的钢材合理选用化学成分并合理配比，结合轧制工艺设计，生产的热轧钢板用于制造ERW直缝焊管，再经热处理后能得到较高表面硬度和耐疲劳性能，冲击韧度等，可用于生产车辆和发动机的传动件，如：汽轮发电机的转子、主轴、重载荷的传动轴，大断面零件等。具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.汽车、发动机传动零件用钢材，其特征在于，按质量百分比，由如下成分组成：C：0.30～0.40wt％、Si：0.10～0.40wt％、Mn：0.60～1.0wt％、S：0.003～0.010wt％、P：0.003～0.020wt％、Cr：0.80～1.20wt％、Mo：0.15～0.35wt％、Al：0.015～0.055wt％、N：0.0010～0.0050wt％、Ca：0.0010～0.0050wt％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.汽车、发动机传动零件用钢材，其特征在于，按质量百分比，由如下成分组成：C：0.30～0.40wt％、Si：0.10～0.40wt％、Mn：0.60～1.0wt％、S：0.003～0.010wt％、P：0.003～0.020wt％、Cr：0.80～1.20wt％、Mo：0.15～0.35wt％、Al：0.015～0.055wt％、N：0.0010～0.0050wt％、Ca：0.0010～0.0050wt％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。


2.权利要求1所述的汽车、发动机传动零件用钢材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)铁水预处理
对铁水进行预处理，保证入炉铁水中S的质量比≤0.003％，扒净渣后入转炉；
2)转炉冶炼
采用精料废钢与铁水进行冶炼；转炉拉碳一次命中、避免点吹；出钢采用高锰、硅铁、钼铁，出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流，钢包中Als的质量含量为0.010～0.030％；钢包中N≤30ppm；
3)LF精炼
LF处理过程保持微正压，增N量≤15ppm；LF采用活性石灰、萤石造还原渣，控制吹氩强度，避免钢液裸露；采用硅钙线钙处理，喂CaSi线400米～500米，使夹杂物充分球化，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴刚，文小明，韩宇，陈红远，王全洲，徐勇，
申请(专利权)人：本钢板材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21