一种汽车尾门弹簧钢丝及其制备方法技术

本发明专利技术一种汽车尾门弹簧钢丝及其制备方法。所述弹簧钢丝，按重量百分比计，组成如下：C 0.60％

【技术实现步骤摘要】
一种汽车尾门弹簧钢丝及其制备方法


[0001]本专利技术涉及弹簧钢丝冶金加工
具体涉及一种汽车尾门弹簧钢丝及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着汽车工业的快速发展促进了高强度、高弹性的高档弹簧钢产品的需求不断增加，且其使用环境及工作环境也更加复杂。因此，高档弹簧钢产品的合金材料的成分及性能的优劣关系到使用环境的整体安全性、动力性及可靠性。基于减重，空间设计和成本等方面考虑，汽车电动尾门撑杆直径从最初的50mm减少到目前的32mm；这使得弹簧的直径和利用率也逐步提高，有限空间与弹簧利用率之间的矛盾，只能通过提高弹簧材料强度予以解决。但常规弹簧钢生产工艺，材料抗拉强度提高后，必然导致材料韧性下降，不利于弹簧加工和寿命管控。因此，根据DIN EN 10265标准，65SiCrV FD级别建议使用强度为1970
‑
2050Mpa，无法达到电动尾门弹簧材料使用要求。
[0003]为了实现弹簧材料强度提高，但又不能降低材料韧性目的，需要从控制材料表面缺陷，材料微观组织结构和残余应力三个方面着手。一方面，通过控制盘条表面质量，通过剥皮工艺尽量减少来料组织缺陷影响，同时采用自然时效+高温退火，以及磷化工艺确保生产过程中不产生表面缺陷；另外一方面，采用双脱氧方式控制材料夹杂物组织形态，通过合理控制淬火加热时间与回火时间，让奥氏体原始晶粒细化的同时完成回火，从而获得较高韧性；另外，为确保零件在短时间完成回火，实现应力释放，选择合适的回火方式将非常关键。迄今为止，汽车电动尾门弹簧由于在保证可加工性和韧性的前提下，强度只能控制在2000Mpa以下。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高性能高质量的汽车尾门弹簧钢丝的制造方法，对于弹簧钢的冶炼、热加工、拉丝等的整个制造工艺、热处理及探伤工艺进行整合与优化，来达到提升钢材的强度、疲劳极限及抗冲击载荷的能力，同时改善产品表面质量和通条性能均匀性，在保证产品高强度和成分均匀性的同时，获得具有优异塑性和高表面质量的尾门弹簧钢丝。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]本专利技术一种高性能高质量的汽车尾门弹簧钢丝，按重量百分比计，组成如下：C 0.60％
‑
0.70％、Si 1.40％
‑
1.60％、Mn 0.40％
‑
0.70％、Cr 0.40％
‑
0.70％、V 0.10％
‑
0.20％、P≤0.10％、S≤0.10％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
[0007]本专利技术的汽车尾门弹簧钢丝，加入较高含量的Si元素，一方面可以提升汽车尾门弹簧钢丝的强度外，另一方面有利于使剥皮工序中易于剥皮，另外通过加入适量的V元素细化晶粒，提高抗软化温度和性能，并加入适量的Cr元素，进一步细化晶粒，同时显著提高钢的淬透性，再与其它成份的协同下，使得弹簧钢丝不仅具备高强度性能，同时具有优异的塑
性以承受冲击载荷，满足使用的稳定性与高疲劳寿命的要求。
[0008]本专利技术一种高性能高质量的汽车尾门弹簧钢丝的制备方法，按设计比例配取各原料，熔炼，连铸获得连铸坯，将连铸坯预热后经过孔型轧制获得热轧盘条，将热轧盘条进行表面喷丸处理，自然时效，然后进行剥皮处理，将剥皮处理的盘条进行退火处理，然后退火处理后的盘条通过磷化槽，进行磷化处理，再进行连续减径拉拔获得钢丝，将钢丝加热后进行油淬火处理、再进行回火处理，即得弹簧钢丝。
[0009]本专利技术的制备方法，通过先将热轧盘条进行喷丸处理，除减轻表面缺陷并抵消部分应力，专利技术人发现，通过预先将热轧盘条进行喷丸处理，可以使的表面晶粒再次进行强化，有利于在进行自然时效过程中充分析出第二相调控微观结构，这样可大幅提升弹簧的疲劳强度，然后进行对自然时效后的盘条进行剥皮处理，进一步的减少表面缺陷，然后退火处理控制组织晶粒，再进行磷化处理，更进一步的减少表面缺陷，然后减径拉拔获得钢丝，将钢丝加热后进行油淬火处理、再进行回火处理释放应力，即得弹簧钢丝，本专利技术协同调控晶粒尺寸、消除表面划伤与缺陷、降低脱碳层厚度以提高弹簧钢的脱碳性能、抗回火稳定性及高应力环境下的使用寿命，从而获得成本低、综合性能优异的高质量弹簧钢丝。
[0010]优选的方案，所述熔炼的过程为，控制熔炼的温度在1500
‑
1580℃，熔炼过程中对熔炼所得钢液进行预脱氧和终脱氧；其中，所述预脱氧是在钢液熔清后，扒除炉渣大于90％，而二次造渣后，喂Al线和Ca线进行终脱氧。
[0011]优选的方案，连铸坯的形状为方型。
[0012]优选的方案，将连铸坯于1150
‑
1200℃进行加热1
‑
3h，然后于950℃
‑
1200℃进行孔型轧制获得直径为3
‑
8mm的热轧盘条。
[0013]在本专利技术中，需要控制热轧温度在上述范围内，从而获得晶粒细小的奥氏体单向组织，而若热轧温度过高会造成奥氏体晶粒粗大，动态再结晶后晶粒也较大；如果热轧温度过低有可能并不是奥氏体单向组织，影响后续轧制过程及性能。
[0014]优选的方案，所述热轧盘条的抗拉强度为950
‑
1200MPa，金相组织为S+片状P+小块状F，索氏体＞85％。
[0015]在实际的工艺中，允许轻微定型偏析，表面缺陷(结疤，折叠，热擦伤等)深度＜50μm，夹杂物要求级别要求A,B,C,D＜0.5，总的小于1.0。
[0016]优选的方案，所述喷丸处理的表面覆盖率为100％，表面丸坑尺寸＜0.25mm。喷丸处理后的盘条表面无任何划伤、凹坑、挂铅，锈蚀等。
[0017]优选的方案，所述自然时效的时间≧6个月，优选为6
‑
7个月。
[0018]专利技术人意外的发现，将经过喷丸处理的热轧盘条，自然处理6个月以上，再进行后续处理，最终所得弹簧钢丝的性能大幅提升。这是由于通过自然时效，可以使第二相充分的析出，起到强化的效果，同时专利技术人发现，进行充分时效后的所得弹簧钢丝组织非常均匀，而如果时效时间过短，第二相析出不充分达不到析出强化的效果，而控制在6
‑
7个月之内完成自然时效，最终弹簧钢丝的性能最优，若时效过长，也会造成第二相有可能处于过时效状态，第二相粒子尺寸过大，造成析出强化效果不好，造成强度、疲劳强度、韧性等指标下降。
[0019]优选的方案，采用粉末冶金制钨钢单向圆形剥皮模进行剥皮处理，所述剥皮处理的尺寸公差
±
0.1mm，椭圆度＜0.1mm，双边剥去量0.2
‑
0.3mm，表面无＞0.1mm连续划伤及凹坑。
[0020]优选的方案，所述退火处理的温度为850
‑
900℃，退火处理的时间1
‑
1.5h。通过在上述温度退火后，组织晶粒度＞8级。
[0021]优选的方案，磷化处理后磷化的厚度为3...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车尾门弹簧钢丝，其特征在于：按重量百分比计，组成如下：C0.60％
‑
0.70％、Si 1.40％
‑
1.60％、Mn 0.40％
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0.70％、Cr 0.40％
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0.70％、V 0.10％
‑
0.20％、P≤0.10％、S≤0.10％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。2.权利要求1所述的一种汽车尾门弹簧钢丝的制备方法，其特征在于：按设计比例配取各原料，熔炼，连铸获得连铸坯，将连铸坯预热后经过孔型轧制获得热轧盘条，将热轧盘条进行表面喷丸处理，自然时效，然后进行剥皮处理，将剥皮处理的盘条进行退火处理，然后退火处理后的盘条通过磷化槽，进行磷化处理，再进行连续减径拉拔获得钢丝，将钢丝加热后进行油淬火处理、再进行回火处理，即得弹簧钢丝。3.根据权利要求2所述的一种汽车尾门弹簧钢丝的制备方法，其特征在于：所述熔炼的过程为，控制熔炼的温度在1500
‑
1580℃，熔炼过程中对熔炼所得钢液进行预脱氧和终脱氧；其中，所述预脱氧是在钢液熔清后，扒除炉渣大于90％，而二次造渣后，喂Al线和Ca线进行终脱氧。4.根据权利要求2所述的一种汽车尾门弹簧钢丝的制备方法，其特征在于：将连铸坯于1150
‑
1200℃进行加热1
‑
3h，然后于950℃
‑
1200℃进行孔型轧制获得直径为3
‑
8mm的热轧盘条；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家华，姜鹏，柏森，陶兴兵，张肖林，周海涛，
申请(专利权)人：姜鹏陶兴兵柏森，
类型：发明
国别省市：