一种高淬透性高疲劳寿命耐低温弹簧扁钢及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种高淬透性高疲劳寿命耐低温弹簧扁钢，其化学成分按重量百分比计为：C：0.50～0.65wt％、Si：0.40～0.90wt％、Mn：0.80～1.50wt％、P≤0.025wt％、S≤0.025wt％、Cr：0.50～1.25wt％、Ni：0.10～0.40％、Ti：0.05～0.08wt％、B：0.002～0.006wt％、Zr：0.002～0.009wt％、N≤0.0045wt％、H≤0.00012wt％、O≤0.0011wt％、Mo：0.10～0.65wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明专利技术通过成分和工艺的创新，开发出性能满足：ReL≥1750MPa，Rm≥1950MPa，A≥10％，Z≥36％，淬透性能J25≥58HRC；钢板弹簧最高设计应力1050MPa下疲劳寿命达到15万次以上；

【技术实现步骤摘要】
一种高淬透性高疲劳寿命耐低温弹簧扁钢及其生产方法


[0001]本专利技术涉及长材钢铁产品及其生产方法，属于钢铁冶金生产制造领域，特别涉及一种高淬透性高疲劳寿命耐低温弹簧扁钢及其生产方法。

技术介绍

[0002]汽车轻量化必然要求汽车零部件的轻量化。重型汽车采用高强度弹簧扁钢可减少钢板弹簧总成自身质量的30％～50％，通过提高扁钢每片厚度和减少装配总片数来减轻钢板弹簧的总重量，以此达到汽车零部件的轻量化目的。目前技术路径为：多片簧
→
少片簧
→
单片簧。
[0003]一方面，弹簧扁钢必须经过淬火+回火热处理加工后使用，随着钢材厚度的增加对钢淬透性要求越来越高，否则钢材一旦无法淬透，导致金相组织不合以及强度的下降，无法满足钢板弹簧的减震用途。
[0004]另一方面，随着社会进步和行业发展，汽车的安全性要求越来越高，虽然目前钢板弹簧疲劳寿命国标要求是不低于8万次，但国内知名主机厂大多要求不低于10万次，甚至要求不低于12万次。高疲劳寿命弹簧扁钢能够保证板簧部件在长期的振动和交变应力作用下不会因过早疲劳而损坏。
[0005]同时，随着物流运输行业和资源开采工程发展需要，我国很多工程已经拓展到各种极寒领域。在我国的广阔北方地区，如东北和新疆等地，冬天温度可能达到
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40℃以下，部分地区更是低于
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50℃。而在低温条件下，弹簧扁钢的性能将会发生较大的变化，在不同的环境温度下表现出来的力学性能，尤其是冲击韧性、断裂韧性变化较大。低温环境下强韧性的好坏将会影响到整个汽车的使用性能，甚至影响到安全性和可靠性。
[0006]在本专利技术提出之前，涉及高淬透性高疲劳寿命耐低温钢制造领域的同类技术产品不多，特别是针对高淬透性高疲劳寿命耐低温弹簧扁钢方面的更少。
[0007]中国专利申请号CN 200610081227.9公开了一种具有优异抗疲劳性能的高强度弹簧钢，主要适用于抗拉强度1800MPa以上，具有优异的抗疲劳破坏性能的高强度弹簧钢。该钢的具体化学成分(重量％)为：C0.35～0.55％，Si 1.70～2.50％，Mn 0.40～0.70％，Cr0.70～1.10％，V 0.05～0.20％，RE 0.005～0.10％，Ca 0.0005～0.020％，P≤0.020％，S≤0.015％，O≤0.0015％，余为Fe和其它不可避免的杂质。另外，该钢中还含有B0.0005～0.0030％，Ti 0.01～0.10％或还含有Ni 0.01～1.50％。该专利技术钢含有较高的Si成分，氧化脱碳倾向非常大，不利于抗疲劳性能。
[0008]中国专利申请号CN 200510018800.7公开了一种高强韧性高淬透性弹簧扁钢，其特征在于：其化学成分为(重量百分比)：C 0.48～0.55％、Si 0.17～0.37％、Mn 0.70～1.00％、Cr 0.80～1.10％、B 0.001～0.004％、Ni≤0.35％、Cu≤0.25％、P≤0.03％、S≤0.03％，其余为Fe。本专利技术的目的旨在提出一种强韧性与50CrVA相当，淬透性与60CrMnBA相当，且价格经济的高强韧性高淬透性弹簧钢材料。该钢抗回火弹性较差，主要是其含硅量较低；同时，其强度级别较低，不适合汽车轻量化发展。
[0009]中国专利申请号CN 201510064475.1公开了一种耐低温高强度弹簧钢及其制备方法，所述弹簧钢含有(重量％)：其含有的化学成分及其重量百分比如下：C 0.45
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0.55％、Si 1.0
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1.3％、Mn 1.2
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1.4％、Ni 3.5
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5.5％、Cr 0.8
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1.0％、Cu 0.3
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0.5％、Ti 0.006
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0.008％、Zn 0.03
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0.06％、Sn 0.004
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0.005％、P≤0.025％、S≤0.025％、余量为铁。制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100
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200目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量3
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5％的硅烷偶联剂KH
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550、2
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4％的纳米碳粉，混合均匀后，在8
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15Mpa下压制成坯，然后，在1000
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1100℃下煅烧3
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4小时，冷却后，再粉碎成150
‑
250目粉末，即得。该专利技术钢采用粉末冶金法制备，效率较低，成本较高，难以规模化生产和推广。

技术实现思路

[0010]为了满足各种卡车、客车、以及工程机械车辆用弹簧扁钢适应高厚度、变截面、高疲劳寿命、耐低温工况，急需开发一种具有良好淬透性能、高疲劳性能、低温韧性兼具的弹簧扁钢。本专利技术通过成分和工艺的创新，开发出性能满足：ReL≥1750MPa，Rm≥1950MPa，A≥10％，Z≥36％，淬透性能J25≥58HRC；钢板弹簧最高设计应力1050MPa下疲劳寿命达到15万次以上；
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60℃KV2≥35J弹簧扁钢。
[0011]本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
[0012]一种高淬透性高疲劳寿命耐低温弹簧扁钢，其化学成分按重量百分比计为：C：0.50～0.65wt％、Si：0.40～0.90wt％、Mn：0.80～1.50wt％、P≤0.025wt％、S≤0.025wt％、Cr：0.50～1.25wt％、Ni：0.10～0.40％、Ti：0.05～0.08wt％、B：0.002～0.006wt％、Zr：0.002～0.009wt％、N≤0.0045wt％、H≤0.00012wt％、O≤0.0011wt％、Mo：0.10～0.65wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。其生产工艺为：
[0013](1)KR脱硫：采用复合KR脱硫法，在铁水包中搅拌铁水，形成漩涡，先后两次加入脱硫剂活性石灰、镁粉，降低铁水S含量，控制出站铁水硫含量[S]≤0.01％；
[0014](2)铁水包加热：铁水包加盖并采用电磁感应加热，确保铁水从炼铁厂运送至炼钢厂过程中温度≥1490℃；
[0015](3)转炉冶炼，终点C控制≥0.06～0.40％；出钢温度≥1630℃；
[0016](4)RH真空处理，真空度≤100Pa，保持真空时间不低于20min，软吹氩气流量20～68NL/min，软吹时间12～28min；
[0017](5)连铸坯断面尺寸为280mm
×
380mm，拉坯速度稳定控制在0.70m/min，采用凝固末端电搅工艺，搅拌电流350—450A，频率8Hz；并对铸坯进行轻压下，压下率为3％～10％；
[0018](6)缓冷72h后，对铸坯加热，均热温度1210～1250℃，在炉时间560～340min，开轧成断面为160...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高淬透性高疲劳寿命耐低温弹簧扁钢，其特征在于化学成分按重量百分比计为：C：0.50～0.65wt％、Si：0.40～0.90wt％、Mn：0.80～1.50wt％、P≤0.025wt％、S≤0.025wt％、Cr：0.50～1.25wt％、Ni：0.10～0.40％、Ti：0.05～0.08wt％、B：0.002～0.006wt％、Zr：0.002～0.009wt％、N≤0.0045wt％、H≤0.00012wt％、O≤0.0011wt％、Mo：0.10～0.65wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的高淬透性高疲劳寿命耐低温弹簧扁钢，其特征在于所述弹簧扁钢具有如下性能：ReL≥1600MPa，Rm≥1830MPa，A≥10％，Z≥36％，淬透性能J25≥58HRC；最高设计应力1050MPa下疲劳寿命达到15万次以上；
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60℃KV2≥35J。3.权利要求1所述的高淬透性高疲劳寿命耐低温弹簧扁钢的生产工艺，其特征在于包括如下步骤：(1)KR脱硫：采用复合KR脱硫法，在铁水包中搅拌铁水，形成漩涡，先后两次加入脱硫剂活性石灰、镁粉，降低铁水S含量，控制出站铁水硫含量[S]≤0.01％；(2)铁水包加热：铁水包加盖并采用电磁感应加热，确保铁水从炼铁厂运送至炼钢厂过程中温度≥1490℃；(3)转炉冶炼；(4)RH真空处理；(5)连铸，控制坯断面尺寸的拉坯速度，采用凝固末端电搅工艺并对铸坯进行轻压下；(6)缓冷后对铸坯加热，开轧成小方坯；(7)局部修磨后，对小方坯进行加热；(8)粗轧；(9)精轧；(10)轧制成弹簧扁钢；(11)弹簧扁钢缓冷后采用一次亚温淬火温度为800
±
20℃，回火温度为420
±
20℃+二次亚温淬火温度为800
±
20℃，回火温度为40...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁礼权，张帆，王彦林，任安超，鲁修宇，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：