一种高强韧性易切削非调质钢及其制造方法技术

一种高强韧性易切削非调质钢及其制造方法，其成分质量百分比为：C 0.35～0.46％，Si 0.50～0.80％，Mn 1.4～1.65％，P≤0.02％，S 0.030～0.055％，Cr 0.05～0.25％，Ni 0.05～0.20％，Mo 0.02～0.06％，V 0.09～0.20％，N0.012～0.022％，Al 0.025～0.045％，Cu≤0.20％，Ca 0.0006～0.0025％，Ce0.0005～0.002％，余量为Fe和其它不可避免的杂质；且，还需同时满足：0.85≤C+(Si+Mn)/6+(Cr+Ni+V)/5+Mo/2≤0.91；Al/N≥2.0。本发明专利技术所述非调质钢微观组织为铁素体+珠光体，且微观组织中生成AlN析出相，AlN析出相的数量为26～32个/1000μm2；其抗拉强度R

【技术实现步骤摘要】
一种高强韧性易切削非调质钢及其制造方法


[0001]本专利技术属于非调质钢制造领域，涉及一种高强韧性易切削非调质钢及其制造方法。

技术介绍

[0002]非调质钢起源于第二次能源危机，随后在欧洲乃至全球得到了快速发展。在应用上，德国汽车行业中曲轴、连杆、前轴、半轴等锻件70％以上采用非调质钢制造；日本汽车行业中有90％的曲轴、75％的连杆用非调质钢制造。
[0003]汽车行业的快速发展，汽车安全性、稳定性及能耗等指标要求汽车零部件可靠、环保与减重。汽车曲轴、连杆等热锻用非调质钢是在碳锰钢中添加合金元素，通过细晶强韧化，沉淀析出强化，使其强度达到调质钢的水平，又有一定的塑韧性。与调质钢相比，由于省去了调质热处理工艺，在节能减排和降碳上体现出了其优势。汽车零部件的加工制造以数控机床为中心，对材料的切削性能提出越来越高的要求,因此高强韧性的易切削非调质钢成为汽车零部件的最佳选择。
[0004]中国专利CN107587073A公开了“一种含钛、氮的汽车发动机曲轴用非调质钢及制备方法”，其化学成分质量百分比为：C：0.44～0.48％、Si：0.25～0.45％、Mn：0.82～0.92％、Cr：0.12～0.21％、V：0.07～0.10％、Ti：0.02～0.03％、N：0.010～0.020％、P≤0.025％、S：0.040～0.060％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。上述成分的轧制大棒材的显微组织为珠光体+铁素体，抗拉强度可达到800MPa以上，室温冲击功AKU2可达到20J以上。从该专利公开的材料强韧性来看，抗拉强度和冲击功不能满足汽车发展的新需求。
[0005]中国专利CN108611562A公开了“一种含硫铝镇静非调质钢及其硫化物形貌控制方法”，其包括如下重量百分比的化学元素：C：0.30～0.50％，Si：0.45～0.75％，Mn：1.20～1.60％，V：0.10～0.30％，Ti：0.010～0.050％，Cr：0.10～0.50％，S：0.020～0.080％，Al：0.015～0.060％，Te：0.005～0.040％，[N]：0.010～0.015％，P≤0.015％，T.O≤0.0012％，Ni≤0.30％，Mo≤0.15％，Cu≤0.25％，As≤0.010％，Sn≤0.010％，Sb≤0.010％，Pb≤0.005％，余为Fe及其它不可避免的杂质。从该专利技术的实施例来看，其室温冲击功低于31J，冲击韧性不高。
[0006]中国专利CN103562426A公开了“非调质钢以及非调质钢部件”，其包括如下重量百分比的化学元素：C：0.27～0.40％、Si：0.15～0.70％、Mn：0.55～1.50％、P：0.010～0.070％、S：0.05～0.15％、Cr：0.10～0.60％、V：0.030～0.150％、Ti：0.100～0.2％、Al：0.002～0.050％、N：0.002～0.020％，该钢可在进行热锻而成形为规定形状之后被断裂分割，适合用作需要高疲劳强度的汽车发动机用连杆等非调质钢部件的原材料。其室温冲击功仅1
‑
7J/cm2，冲击韧性较差。
[0007]综上，有关非调质钢控制晶粒长大的技术普遍采用添加微合金元素形成碳化物析出相来阻碍晶粒长大。但微合金元素Ti的添加，容易发生液析以及形成带棱角的TiN析出相，对材料的冲击功产生负面影响。因此，目前高强度的非调质钢的冲击韧性均较差，不能
满足汽车零部件的要求。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种高强韧性易切削非调质钢及其制造方法，解决了非调质钢高强度与高塑韧性之间的矛盾，同时提升了非调质钢的切削加工性能，所述非调质钢的抗拉强度R
m
≥900MPa，屈服强度Rp
0.2
≥600MPa，延伸率A≥16％，断面收缩率Z≥45％，室温冲击功AKU2≥40J，特别适合于制造汽车轴、杆类等零部件。
[0009]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0010]一种高强韧性易切削非调质钢，其化学成分质量百分含量为：C：0.35～0.46％，Si：0.50～0.80％，Mn：1.4～1.65％，P≤0.02％，S：0.030～0.055％，Cr：0.05～0.25％，Ni：0.05～0.20％，Mo：0.02～0.06％，V：0.09～0.20％，N：0.012～0.022％，Al：0.025～0.045％，Cu≤0.20％，Ca：0.0006～0.0025％，Ce：0.0005～0.002％，其余为Fe和其它不可避免杂质；上述元素含量需同时满足如下关系：
[0011]0.85％≤C+(Si+Mn)/6+(Cr+Ni+V)/5+Mo/2≤0.91％；
[0012]Al/N≥2.0。
[0013]优选的，所述非调质钢成分中N含量为0.013～0.018％。
[0014]优选的，所述非调质钢成分中Al含量为0.025～0.035％。
[0015]本专利技术所述非调质钢的微观组织为铁素体+珠光体，且微观组织中生成AlN析出相，所述AlN析出相的数量为26～32个/1000μm2。
[0016]本专利技术所述非调质钢的微观组织中含有MnS夹杂物，且所述MnS夹杂物呈长条状，单条MnS长度≤150μm，MnS夹杂物的数量为50～70条/mm2。
[0017]本专利技术所述非调质钢的抗拉强度R
m
≥900MPa，屈服强度Rp
0.2
≥600MPa，延伸率A≥16％，断面收缩率Z≥45％，室温冲击功AKU2≥40J。
[0018]在本专利技术所述非调质钢成分设计中：
[0019]碳(C)：C元素对钢的强韧性影响较大，钢的塑韧性随着钢中C元素含量的增加而降低，因此，控制钢中C元素含量越低，则钢的塑韧性越好。但是，需要注意的是，C元素又是保证钢材强度的重要手段，当钢中C元素含量较低时，钢材的强度不足。为了保证本专利技术所述的高强韧易切削非调质钢既具有较高的强度，又具备提供良好塑韧性的条件，因此，本专利技术将C含量控制在0.35～0.46％之间。
[0020]硅(Si)：Si元素能够有效提高钢材的强度，在其它元素一定的情况下，通过增加钢中Si元素的含量，能够在一定程度上提高钢的强度。但是，需要注意的是，随着钢中Si元素含量的进一步增加，容易造成钢中生成贝氏体或马氏体组织。因此，本专利技术中将Si含量控制在0.50～0.80％之间。
[0021]锰(Mn)：Mn元素作为合金元素，能够有效提高钢材的强度。同时，将钢中Mn元素的含量控制在一定的范围内，还可以对钢的韧性有一定的帮助。当钢中Mn元素含量较低时，强度表现不足；但是当钢中Mn元素含量过高时，不仅不利于钢材的韧性，对强度的贡献也较弱。因此，本专利技术将Mn含量控制在1.40～1.65％之间。
[0022]磷(P)：P元素为钢材中不可避免的杂质元素，钢中杂质元素含量不宜过高，理论上越低越好，考虑到炼钢条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强韧性易切削非调质钢，其化学成分质量百分含量为：C：0.35～0.46％，Si：0.50～0.80％，Mn：1.4～1.65％，P≤0.02％，S：0.030～0.055％，Cr：0.05～0.25％，Ni：0.05～0.20％，Mo：0.02～0.06％，V：0.09～0.20％，N：0.012～0.022％，Al：0.025～0.045％，Cu≤0.20％，Ca：0.0006～0.0025％，Ce：0.0005～0.002％，其余为Fe和其它不可避免的杂质；上述元素含量需同时满足如下关系：0.85％≤C+(Si+Mn)/6+(Cr+Ni+V)/5+Mo/2≤0.91％；Al/N≥2.0。2.根据权利要求1所述的高强韧性易切削非调质钢，其特征在于，所述非调质钢成分中N含量为0.013～0.018％。3.根据权利要求1所述的高强韧性易切削非调质钢，其特征在于，所述非调质钢成分中Al含量为0.025～0.035％。4.根据权利要求1～3任一项所述的高强韧性易切削非调质钢，其特征在于，所述非调质钢的微观组织为铁素体+珠光体，且微观组织中生成均匀分布的AlN析出相，所述AlN析出相的数量为26～32个/1000μm2。5.根据权利要求1～4任一项所述的高强韧性易切削...

【专利技术属性】
技术研发人员：余大江，赵四新，黄宗泽，黄瑞，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：