一种大功率发动机曲轴用高Ti高强韧性贝氏体非调质钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种大功率发动机曲轴用高Ti高强韧性贝氏体非调质钢及其制备方法，包括如下重量百分比的化学成分：C：0.30

【技术实现步骤摘要】
一种大功率发动机曲轴用高Ti高强韧性贝氏体非调质钢及其制备方法


[0001]本专利技术属于非调质钢领域，涉及一种大功率发动机曲轴用高Ti高强韧性贝氏体非调质钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]非调质钢是一种同时满足高性能和低成本要求的环境友好型钢材，随着汽车及其相关配套行业的环保节能以及降本等压力的增加，非调质钢在汽车零部件上的应用越来越广泛。曲轴是汽车发动机的核心零部件之一，是汽车工业中的典型模锻件，早在20世纪70年代德国蒂森即开发出第一代曲轴用非调质钢49MnVS3。
[0003]曲轴性能优劣在很大程度上决定着发动机的可靠性和寿命。发动机曲轴的服役条件恶劣，既有扭转应力又有弯曲应力，同时受到扭力和冲击弯力的作用，因此，曲轴的服役条件决定曲轴材料必须具有较高的抗拉强度和疲劳强度，同时还需要具有良好的韧性。目前用量最大的曲轴用非调质钢为铁素体+珠光体型非调质钢，例如F38MnVS，其力学性能控制范围R
p0.2
≥550MPa，R
m
≥850MPa；断后伸长率A≥12％，断面收缩率≥25％，常温冲击KU2≥25J。
[0004]随着汽车发动机功率的提升，对发动机曲轴用钢要求也越来越高，它不但要进一步提高曲轴高速运转时的高强度和高耐磨性能，还要保证具有较好的韧性。传统的珠光体+铁素体型非调质钢的性能逐渐的无法满足发动机曲轴用钢性能要求。因此，有必要提供一种具有高强韧性、高疲劳性能的贝氏体非调质钢，以满足大功率发动机曲轴对材料的需求。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种大功率发动机曲轴用高Ti高强韧性贝氏体非调质钢，贝氏体型非调质钢既有较高的强度，还有良好的塑性，可满足大功率发动机曲轴对于强度和韧性的要求，本专利技术提供的一种大功率发动机曲轴用高Ti高强韧性贝氏体非调质钢，其屈服强度R
p0.2
≥750MPa，抗拉强度R
m
：1130-1200MPa；断后伸长率A≥12％，断面收缩率Z≥40％，常温冲击KU2≥40J，旋转弯曲疲劳极限σ-1
≥560MPa。
[0006]本专利技术还提供了所述大功率发动机曲轴用高Ti高强韧性贝氏体非调质钢的制备方法，采用电弧炉/转炉冶炼-LF精炼-RH真空处理-圆坯/方坯连铸-轧制-感应加热-锻造-精整-控温冷却成材的工艺生产，通过对各工艺步骤和工艺参数的控制稳定生产得到所需性能的大功率发动机曲轴用高Ti高强韧性贝氏体非调质钢。
[0007]本专利技术采取的技术方案为：
[0008]一种大功率发动机曲轴用高Ti高强韧性贝氏体非调质钢，包括如下重量百分比的化学成分：C：0.30-0.40％，Si：0.60-1.50％，Mn：1.40-2.00％，Cr：0.60-0.90％，Mo：0.05-0.15％，V：0.05-0.20％，Ni：0.10-0.20％，Ti：0.030-0.045％，B：0.0010-0.0035％，Al：0.010-0.060％，P：≤0.010％，S：0.025-0.040％，T.O：≤10ppm，[H]：≤1.0ppm，[N]：≤
60ppm，200≤X≤260，其余为Fe和不可避免的杂质元素；其中，
[0009]X＝[25.4(0.003+0.53C)
×
(1+0.7Si)
×
(-1.12+5.1Mn)
×
(1+2.16Cr)
×
(1+1.74V)
×
(1+0.364Ni)
×
(1+3Mo)]，式中各元素所指数值＝该元素在钢中含量
×
100。
[0010]进一步地，所述大功率发动机曲轴用高Ti高强韧性贝氏体非调质钢优选为包括如下重量百分比的化学成分：C：0.32-0.38％，Si：0.65-1.25％，Mn：1.50-1.90％，Cr：0.65-0.85％，Mo：0.08-0.12％，V：0.07-0.15％，Ni：0.11-0.18％，Ti：0.032-0.042％，B：0.0020-0.0030％，Al：0.020-0.040％，P：≤0.010％，S：0.027-0.035％，T.O：≤10ppm，[H]：≤1.0ppm，[N]：≤58ppm，205≤X≤245，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
[0011]本专利技术提供的所述的大功率发动机曲轴用高Ti高强韧性贝氏体非调质钢的制备方法，包括以下步骤：冶炼
--
LF精炼
--
RH真空处理
--
连铸
--
轧制
--
缓冷
--
感应加热
--
锻造
--
精整
--
控温冷却成材。
[0012]进一步地，所述RH真空处理步骤中，真空度≤200Pa，真空时间≥25min，确保[N]含量应控制在≤60ppm。更进一步地，真空时间优选为28-35min。
[0013]进一步地，所述轧制步骤中，为了促进硫化物溶解、降低成分偏析等，适当的提高钢坯的加热温度及时间，钢坯在加热炉的均热温度控制在1220～1260℃、预热、加热和均热总时间控制6.0h-12.0h；开轧温度1100～1150℃、终轧温度900-950℃。
[0014]更进一步地，加热炉的均热温度优选为1235～1250℃，预热、加热和均热总时间优选为7.5-8.5h；开轧温度优选为1113～1130℃、终轧温度优选为910-935℃。
[0015]进一步地，所述轧制步骤后还包括精整的步骤。
[0016]进一步地，为了保证贝氏体非调质钢的组织性能以及适当的降低硬度，所述缓冷步骤中，轧后经过冷床冷却至500-600℃下线入坑缓冷，缓冷时间≥48h，出坑后进行修磨扒皮。
[0017]更进一步地，轧后经过冷床冷却至525-570℃下线入坑缓冷，缓冷时间45-55h。
[0018]进一步地，在保证材料晶粒度的前提下，为促进硫化物溶解、提升金属流动性能以及曲轴整体组织均匀性，所述感应加热步骤中，在中频感应加热时温度控制在1250-1270℃，优选为1256-1265℃。
[0019]进一步地，所述锻造步骤中，始锻温度1150-1200℃，终锻温度850-950℃。
[0020]更进一步地，始锻温度优选为1155-1170℃，终锻温度优选为900-920℃
[0021]进一步地，为保证曲轴组织及性能，所述控温冷却成材步骤中，锻后风冷至420-460℃后空冷，优选为锻后风冷至430-455℃后空冷。
[0022]本专利技术提供的大功率发动机曲轴用高Ti高强韧性贝氏体非调质钢的成分中，各元素作用及控制如下：
[0023]C：C是钢中最基本有效的强化元素，是影响强度、硬度及淬透性最有效的元素，为了保证材料足够的强度、硬度和淬透性，由于曲轴表面需要进行感应淬火强化，为保证感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大功率发动机曲轴用高Ti高强韧性贝氏体非调质钢，其特征在于，包括如下重量百分比的化学成分：C：0.30-0.40％，Si：0.60-1.50％，Mn：1.40-2.00％，Cr：0.60-0.90％，Mo：0.05-0.15％，V：0.05-0.20％，Ni：0.10-0.20％，Ti：0.030～0.045％，B：0.0010-0.0035％，Al：0.010～0.060％，P：≤0.010％，S：0.025-0.040％，T.O：≤10ppm，[H]：≤1.0ppm，[N]：≤60ppm，200≤X≤260，其余为Fe和不可避免的杂质元素；其中，X＝25.4(0.003+0.53C)
×
(1+0.7Si)
×
(-1.12+5.1Mn)
×
(1+2.16Cr)
×
(1+1.74V)
×
(1+0.364Ni)
×
(1+3Mo)，式中各元素所指数值＝该元素在钢中含量
×
100。2.根据权利要求1所述的大功率发动机曲轴用高Ti高强韧性贝氏体非调质钢，其特征在于，包括如下重量百分比的化学成分：C：0.32-0.38％，Si：0.65-1.25％，Mn：1.50-1.90％，Cr：0.65-0.85％，Mo：0.08-0.12％，V：0.07-0.15％，Ni：0.11-0.18％，Ti：0.032～0.042％，B：0.0020-0.0030％，Al：0.020～0.040％，P：≤0.010％，S：0.027-0.035％，T.O：≤10ppm，[H]：≤1.0ppm，[N]：≤58ppm，205≤X≤245，其余为Fe和不可避免的杂质元素。3.根据权利要求1或2所述的大功率发动机曲轴用高Ti高强韧性贝氏体非...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡芳忠，汪开忠，郝震宇，金国忠，陈世杰，杨少朋，杨志强，胡乃悦，尹德福，牟祖茂，张晓瑞，王自敏，饶添荣，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：