一种非调质钢及其制造汽车转向节的方法技术

本发明专利技术公开一种非调质钢及其制造汽车转向节的方法，其各组分含量的质量百分比为：C：0.35～0.39％；Si：0.50～0.70％；Mn：1.30～1.55％；P≤0.015％；S：0.015～0.060％；Cr：0.10～0.30％；V：0.10～0.15％；Al：0.01～0.05％；Nb：0.020～0.035％；Ti：0.015～0.035％；N：0.015～0.020％；Ni≤0.25％；Mo≤0.10％；Sn≤0.03％；Cu≤0.20％；其余为Fe及杂质。本发明专利技术通过一种易切削高强高韧性微合金化非调质钢代替41CrS4(或42CrMo)调质钢用于汽车转向节的控锻控冷制造工艺的实施，取消了调质热处理工序，降低成本10～20％，同时还改善了转向节的切削加工性能，其技术水平达到国际先进水平。

【技术实现步骤摘要】
一种非调质钢及其制造汽车转向节的方法
本专利技术涉及汽车金属材料加工应用领域，具体属于一种非调质钢及其制造汽车转向节的方法。
技术介绍
非调质钢是通过微合金化、控轧(锻)控冷等强韧化方法，取消了调质热处理，达到或接近调质钢力学性能的一类优质或特殊质量结构钢，是非调质中碳微合金结构钢的简称，又称微合金化钢，其发展是在20世纪70年代因石油危机的推动发展起来的，非调质钢开发应用的主要驱动力是其成本大幅降低：①非调质钢是在中碳锰钢中添加少量的微合金化元素Nb、V、Ti、B等，通过析出强化或细晶强化来提高钢材的使用强度。它不需要太多提高淬透性的Cr、Mo、Ni等贵重合金元素，合金成本明显降低；②取消了调质热处理工艺，节约了能源，提高了零件的生产制造效率；③铁素体+珠光非调质钢，通过加硫冶炼改善了切削加工性能，大幅度减少了零件的加工费用。非调质钢由于具有一系列优点，在汽车工业得到广泛的应用，国外的德国、瑞典和日本对非调钢的研究与应用比较好，1972年德国THYSSEN公司开发了第一个热锻微合金化中碳钢49MnVS3(铁素体+珠光体，抗拉强度Rm＞850MPa)代替40CrMn调质钢主要用作奔驰汽车发动机曲轴，大众公司用27MnSiVS6非调质钢制造的轿车连杆年产250万件左右，德国目前汽车行业中曲轴、连杆、半轴、转向节、转向臂等锻件70％以上采用非调质钢制造；瑞典Volvo汽车制造厂每年约消耗3万吨非调质钢制造汽车零部件；美国福特、意大利菲亚特及俄罗斯伏尔加汽车都采用非调质钢来制造曲轴、连杆等零件。在新品种与新技术的开发及推广方面，近几年日本占领了世界领先地位，日本目前汽车制造业中90％以上的曲轴、连杆均已采用了非调质钢制造。乘用车连杆、曲轴、转向节、前轴、半轴等非调质钢进行开发并扩大应用数量和范围，其抗拉强度Rm在600～900MPa，与国外发达国家相比应用数量，种类及高性能还有较大差距，特别是在重型汽车高性能热锻非调钢的应用领域还有一定差距。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种非调质钢及采用非调质钢制造汽车转向节的方法，为克服现有技术中高性能非调质钢开发及工业应用扩展的问题，该非调质钢型号命名为37MnSiVSQ。本专利技术的技术方案如下：一种非调质钢37MnSiVSQ，各组分的质量百分比为：C：0.35～0.39％；Si：0.50～0.70％；Mn：1.30～1.55％；P≤0.015％；S：0.015～0.060％；Cr：0.10～0.30％；V：0.10～0.15％；Al：0.01～0.05％；Nb：0.020～0.035％；Ti：0.015～0.035％；N：0.015～0.020％；Ni≤0.25％；Mo≤0.10％；Sn≤0.03％；Cu≤0.20％，其余为Fe及不可避免的杂质。进一步地，其成分还含有H和O，含量为：H≤2.0ppm，O≤15ppm。进一步地，非调质钢37MnSiVSQ冶炼步骤如下：S11：电炉或转炉炼钢；S12：钢包精炼LF；S13：钢包真空脱气VD或RH；S14：连铸；S15：控轧控冷。进一步地，非调质钢37MnSiVSQ的微观组织主要为铁素体和珠光体。进一步地，铁素体的体积百分含量为10～30％，奥氏体平均晶粒度6～10级，珠光体为微细珠光体形态，珠光体片层间距≤200nm。一种汽车转向节，采用非调质钢37MnSiVSQ制造，步骤如下：S21：冶炼非调质钢37MnSiVSQ；S22：控锻控冷锻造；S23：机加工。进一步地，步骤S22：控锻控冷锻造中，具体包括以下步骤：S22～1：下料；S22～2：感应加热；S22～3：镦粗；S22～4：预成型；S22～5：成型；S22～6：切边；S22～7：校正；S22～8：控制冷却；S22～9：堆冷；S22～10：抛丸。进一步地，步骤S22～8在完成所述步骤S22～7后立即进行，控制冷却速度2～5min/S冷至550～650℃，然后堆冷缓慢冷至室温。本专利技术具有以下有益效果：1.通过本专利技术一种非调质钢37MnSiVSQ的冶炼制备的非调质钢，力学性能优秀，其力学性能抗拉强度Rm＝850～1100MPa,屈服强度Rel≥580MPa,延伸率A≥10％，断面收缩率Z≥25％，冲击功AKu≥41J；2.通过本专利技术一种非调质钢37MnSiVSQ的冶炼制备的非调质钢，可实现窄成分和高纯洁度冶炼控制，并实现大压缩比(压缩比≥12)和低温控轧(控制终轧温度800～900℃)控冷工艺的实施，获得高强高韧性非调质钢的性能。3.采用本专利技术非调质钢37MnSiVSQ代替41CrS4(或42CrMo)制造汽车转向节的方法，取消了传统的调质热处理工序，降低成本10～20％，同时还改善了转向节的切削加工性能，其技术水平达到国际先进水平。附图说明图1是本专利技术的一种非调质钢制造的汽车转向节轴杆1/2R部位金相组织图。图2是本专利技术的一种非调质钢制造的汽车转向节轴杆1/2R部位带状组织图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述，所述是对本专利技术的解释而不是限定。实施例1：一种非调质钢37MnSiVSQ，各组分的质量百分比为：C：0.35～0.39％；Si：0.50～0.70％；Mn：1.30～1.55％；P≤0.015％；S：0.015～0.060％；Cr：0.10～0.30％；V：0.10～0.15％；Al：0.01～0.05％；Nb：0.020～0.035％；Ti：0.015～0.035％；N：0.015～0.020％；Ni≤0.25％；Mo≤0.10％；Sn≤0.03％；Cu≤0.20％，其余为Fe及不可避免的杂质。进一步地，其成分还含有H和O，含量为：H≤2.0ppm，O≤15ppm。其成分设计原理如下所述：C：0.35％～0.39％，决定非调质钢(37MnSiVSQ)强度的重要元素。保证钢的强度，碳是最有效且成本廉价的元素，能够与强碳化物形成元素V、Ti、Nb、Mo等结合形成碳化物起到沉淀强化和细晶强化的作用，既有利于钢材强度增加，又有利于阻止再结晶，提高再结晶温度；碳含量提高可增加珠光体体积分数，结果具有较高的强度但是韧性较低，因此综合考虑成本和钢材性能，将C的含量限定在0.35％～0.39％范围内。Si：0.50％～0.70％，提高非调质钢韧性的重要元素，对钢水脱氧具有良好作用。大部分微合金化非调质钢Si的含量大约在0.30％左右，提高Si含量既可以显著固溶强化铁素体，又可以促进铁素体的形成，有利于提高韧性，但Si含量大于0.80％时降低该钢的疲劳强度，易使钢中形成带状组织，使横向性能低于纵向性能，因此综合考虑，将Si的含量限定在0.50％～0.70％。Mn：1.30～1.55％，提高非调质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非调质钢，其特征在于，各组分的质量百分比为：/nC：0.35～0.39％；Si：0.50～0.70％；Mn：1.30～1.55％；P≤0.015％；S：0.015～0.060％；Cr：0.10～0.30％；V：0.10～0.15％；Al：0.01～0.05％；Nb：0.020～0.035％；Ti：0.015～0.035％；N：0.015～0.020％；Ni≤0.25％；Mo≤0.10％；Sn≤0.03％；Cu≤0.20％；其余为Fe及不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种非调质钢，其特征在于，各组分的质量百分比为：
C：0.35～0.39％；Si：0.50～0.70％；Mn：1.30～1.55％；P≤0.015％；S：0.015～0.060％；Cr：0.10～0.30％；V：0.10～0.15％；Al：0.01～0.05％；Nb：0.020～0.035％；Ti：0.015～0.035％；N：0.015～0.020％；Ni≤0.25％；Mo≤0.10％；Sn≤0.03％；Cu≤0.20％；其余为Fe及不可避免的杂质。


2.根据权利要求1所述的一种非调质钢，其特征在于，其成分还含有H和O，含量为：H≤2.0ppm，O≤15ppm。


3.根据权利要求1所述的一种非调质钢，其特征在于，冶炼步骤如下：
S11：电炉或转炉炼钢；
S12：钢包精炼LF；
S13：钢包真空脱气VD或RH；
S14：连铸；
S15：控轧控冷。


4.根据权利要求3所述的一种非调质钢，其特征在于，所述非调质钢命名为：37MnSiVSQ，所述非调质钢的微观组织主要为铁素体和珠光体...

【专利技术属性】
技术研发人员：严超峰，包耀宗，周湛，吉光，李栋，谢余，
申请(专利权)人：陕西汽车集团有限责任公司，陕西东铭车辆系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61