曲轴、曲轴用钢及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种曲轴、曲轴用钢及其制备方法，曲轴用钢由如下质量分数的化学组分组成：C：0.39～0.45％；Si：0.17～0.37％；Mn：0.6～0.8％；Cr：1.05～1.20％，Mo：0.18

【技术实现步骤摘要】
曲轴、曲轴用钢及其制备方法


[0001]本专利技术属于发动机曲轴用钢
，尤其涉及一种曲轴、曲轴用钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]曲轴是大型柴油机、工程车辆发动机的重要构件，曲轴一般采用较大断面合金钢，42CrMo4、34CrNiMo6等是其中用途最为广泛的典型材料品种。曲轴常工作在低温、腐蚀等恶劣环境下，且服役过程中需承受各类载荷的交互作用，服役条件苛刻，基于该类构件服役环境恶劣的特点，曲轴在服役过程中常常出现韧性断裂问题。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术一种曲轴、曲轴用钢及其制备方法，具有球化的碳氮化钒析出物以及细小均匀的马氏体和贝氏体组织使得曲轴用钢同时具有良好的强度和冲击韧性。
[0004]第一方面，本专利技术提供了一种曲轴用钢，由如下质量分数的化学组分组成：
[0005]C：0.39～0.45％；Si：0.17～0.37％；Mn：0.6～0.8％；Cr：1.05～1.20％，Mo：0.18
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0.25％，V：0.05～0.12％，Al：0.015～0.040％，T.[O]≤0.0015％，P≤0.015％，S≤0.015％；Ni≤0.1％，Cu≤0.1％，N：0.0050
‑
0.0070％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0006]在一些实施例中，所述Al与所述N的质量分数符合如下关系式：b≤0.49a，其中：a为所述Al的质量分数，b为所述N的质量分数。
[0007]在一些实施例中，所述V的质量分数为0.08～0.10％。
[0008]在一些实施例中，所述曲轴用钢的断面金相组织沿径向从外周到中心依次为马氏体和贝氏体，其中，马氏体的体积分数为35
‑
45％，贝氏体的体积分数为55
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65％。
[0009]在一些实施例中，所述曲轴用钢的直径为150
‑
210mm。
[0010]第二方面，本专利技术还提供了前述的曲轴用钢的制备方法，所述方法包括：
[0011]获得钢水；
[0012]对所述钢水进行模注，获得钢锭；
[0013]对所述钢钉进行加热、轧制和热处理，获得曲轴用钢；所述热处理包括依次设置的淬火和回火，所述淬火中，采用阶梯式加热，阶梯保温温度为530
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570℃，奥氏体化温度为870
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890℃，冷却速度30
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35℃/min；所述回火中，加热温度为650
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670℃。
[0014]在一些实施例中，所述模注过程中，过热度为30
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40℃，脱模温度为600
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800℃；所述模注采用钢锭模进行，所述钢锭模的温度不低于60℃。
[0015]在一些实施例中，所述加热包括均热，所述均热温度为1250
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1300℃，所述均热时间为18
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22h。
[0016]在一些实施例中，所述轧制过程中，入连轧温度为950
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1050℃，冷却方式为在线自然冷却。
[0017]第三方面，本专利技术还提供了一种曲轴，采用前述的曲轴用钢制得，或，采用前述的曲轴用钢的制备方法制得的曲轴用钢制得。
[0018]本申请中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0019]本专利技术提供了的曲轴用钢由如下质量分数的化学组分组成：C：0.39～0.45％；Si：0.17～0.37％；Mn：0.6～0.8％；Cr：1.05～1.20％，Mo：0.18
‑
0.25％，V：0.05～0.12％，Al：0.015～0.040％，T.[O]≤0.0015％，P≤0.015％，S≤0.015％；Ni≤0.1％，Cu≤0.1％，N：0.0050
‑
0.0070％，其余为Fe和不可避免的杂质。本专利技术采用V的微合金化配合低氧、低氮、较高铝的成分设计思路，低氧、低氮、较高铝可以促进形成氧化铝和氮化铝，确保钢水中的N在铸锭冷却和后续轧制过程中不与V结合生成VN，从而确保在较低温度条件下，V提高工件淬透性的同时还可以转化成细小弥散的碳氮化钒，从而减小组织中马氏体和贝氏体的晶粒尺寸，细小弥散的碳氮化钒和细小均匀的马氏体和贝氏体组织使得曲轴用钢同时具有良好的强度和冲击韧性。本专利技术提供的Ф150
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210mm的大规格曲轴用钢抗拉强度为1098
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1188MPa，强度高屈服强度为939
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952MPa，断面收缩率为47
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49％，室温冲击功为68
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70J，冲击韧性好。
具体实施方式
[0020]下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本专利技术，本专利技术的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。
[0021]在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
[0022]除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0023]需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0024]第一方面，本专利技术实施例提供了一种曲轴用钢，由如下质量分数的化学组分组成：
[0025]C：0.39～0.45％；Si：0.17～0.37％；Mn：0.6～0.8％；Cr：1.05～1.20％，Mo：0.18
‑
0.25％，V：0.05～0.12％，Al：0.015～0.040％，T.[O]≤0.0015％，P≤0.015％，S≤0.015％；Ni≤0.1％，Cu≤0.1％，N：50
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70ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0026]各个元素的作用如下：
[0027](1)Si的作用：Si在钢中主要以固溶态、氧化态和游离态存在。固溶态的Si显著提高钢的屈服强度、弹性极限和疲劳强度。此外，在Mo元素的协同作用下，一定含量范围内的Si可以显著提高钢的淬透性。但是，Si含量较高时会严重损害钢的塑韧性。Si元素的加入改变了粒状贝氏体组织中马奥岛的形貌与含量，使其含量增加并从长条形变为块状，导致材料冲击韧性的降低。此外，过量Si的加入还会降低钢的回火稳定性。因此，本专利技术中Si含量通常控制在0.17
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0.37％范围内。
[0028](2)Mn的作用：Mn作为奥氏体稳定化元素，可以很好的扩大奥氏体相区，延长相变
孕育期，显著提高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种曲轴用钢，其特征在于，由如下质量分数的化学组分组成：C：0.39～0.45％；Si：0.17～0.37％；Mn：0.6～0.8％；Cr：1.05～1.20％，Mo：0.18
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0.25％，V：0.05～0.12％，Al：0.015～0.040％，T.[O]≤0.0015％，P≤0.015％，S≤0.015％；Ni≤0.1％，Cu≤0.1％，N：0.0050
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0.0070％，其余为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的曲轴用钢，其特征在于，所述Al与所述N的质量分数符合如下关系式：b≤0.49a，其中：a为所述Al的质量分数，b为所述N的质量分数。3.根据权利要求1所述的曲轴用钢，其特征在于，所述V的质量分数为0.08～0.10％。4.根据权利要求1所述的曲轴用钢，其特征在于，所述曲轴用钢的断面金相组织沿径向从外周到中心依次为马氏体和贝氏体，其中，马氏体的体积分数为35
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45％，贝氏体的体积分数为55
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65％。5.根据权利要求1所述的曲轴用钢，其特征在于，所述曲轴用钢的直径为150
‑
210mm。6.如权利要求1
‑
5任一项所述的曲轴用钢的制备方法，其特征在于，所述方法包括：获得钢水；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓娟，慕新，
申请(专利权)人：上海五牛金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：