一种抗拉强度≥1100MPa的发动机曲轴用非调质钢的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种抗拉强度≥1100MPa的发动机曲轴用非调质钢的制造方法，包括：冶炼：参照钢材的化学成分对钢水的成分调控，按质量百分比为C：0.42～0.50％，Si：0.60～0.80％，Mn：1.40～1.65％，P：≤0.015％，S：0.060～0.090％，Cr：0.20～0.30％，Ni：0.10～0.25％，Al：0.010～0.030％，Ti：0.015～0.025％，V：0.15～0.25％，N：0.015～0.022％，B：0.0005～0.0025％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；连铸；加热：使用步进式加热炉加热铸坯；轧制：开轧温度为1000～1030℃，采用6架初轧机+6架中轧机+6架精轧机进行轧制，控制终轧温度在930～960℃；冷却：轧制结束后上冷床冷却，控制步进速度，下冷床温度≤550℃。获得的钢材显微组织为铁素体+珠光体，抗拉强度≥1100MPa，屈服强度≥735MPa，延伸率≥12％。延伸率≥12％。

【技术实现步骤摘要】
一种抗拉强度
≥
1100MPa的发动机曲轴用非调质钢的制造方法


[0001]本专利技术涉及合金钢的制造领域，尤其涉及高强度曲轴用非调质钢的制造方法。

技术介绍

[0002]轻量化作为支撑汽车产业变革的一项共性关键基础技术，是国内外汽车厂商在节能减排的大环境下，应对能源挑战的共同选择，是汽车工业可持续发展的必经之路。
[0003]整车轻量化过程中，发动机轻量化是其中的重要内容之一，据数据统计，发动机质量占整车质量的12％左右；发动机的轻量化。可提高汽车动力性，节省材料、降低制造成本，同时可降低油耗、减少尾气排放量，已经成为整车开发中一个不可忽视的课题。
[0004]发动机中，曲轴质量约占发动机质量的10％，通过使用高强度材料来“瘦身”曲轴，使曲轴设计更紧凑和小型化，并可获得高功率、高扭矩性能，有助于发动机的轻量化。
[0005]目前国内外发动机曲轴通常使用800
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900MPa抗拉强度级别的铁素体+珠光体型非调质钢材料，经检索：
[0006]授权公告号为CN 104264040B，公告日为2016.10.05，名称为“一种非调质钢及其制造方法以及采用该非调质钢制造的曲轴”的中国专利，公开了一种发动机曲轴用非调质钢材料，该钢材化学成分质量百分比为：C：0.37
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0.43％，Si：0.55
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0.65％，Mn：1.46
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1.56％，V：0.07
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0.13％，Nb：0.015/>‑
0.035％，N：0.012
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0.017％，余量为铁和其他不可避免的杂质；该钢材抗拉强度≥880MPa，屈服强度≥550MPa。
[0007]申请公布号为CN 112372253A，公布日为2021.02.19，名称为“一种发动机非调质曲轴用钢及其锻件的制备方法”的中国专利文献，公开了一种发动机曲轴用非调质钢材料，该钢材化学成分质量百分比为：C：0.37～0.42；Si：0.50～0.65；Mn：1.30～1.50；S：0.045～0.060；Ni：0.120～0.150；P：0.010～0.025；Cr：0.10～0.20；Mo：0.015～0.050；Cu：0.03～0.20；Ni：0.120～0.150；V：0.08～0.13；Al：0.010～0.015；Ti：≤0.010；N：≥150ppm；铝氮比≤1，钛氮比≤0.67；该钢材抗拉强度＞900MPa，屈服强度＞580MPa。
[0008]申请公布号为CN 113862576A，公布日为2021.12.31，名称为“一种非调质钢、曲轴及其生产方法”的中国专利文献，公开了一种发动机曲轴用非调质钢材料，该钢材化学成分质量百分比为：C：0.45
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0.51％，Si：0.20
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0.37％，Mn：1.00
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1.20％，P：≤0.025％，S：0.010
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0.035％，Cr：0.05
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0.25％，V：0.05
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0.10％，Ni：≤0.20％，Cu：≤0.20％，Mo：≤0.04％，N：0.008
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0.020％，Ti：0.010
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0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质；该钢材抗拉强度≥820MPa，屈服强度≥500MPa。
[0009]上述公开的曲轴非调质钢的抗拉强度都未超过1000MPa，市场上缺乏强度在1000MPa以上的曲轴用非调质钢的制造。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是要提供一种抗拉强度≥1100MPa的发动机曲轴用非调质钢的制造
方法，所制备的钢材具有更高的抗拉强度。
[0011]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种抗拉强度≥1100MPa的发动机曲轴用非调质钢的制造方法，包括
[0012]步骤一、冶炼：使用废钢和铁水作为原材料，并配入硫铁矿调节钢水中的硫含量，参照钢材的化学成分对钢水的成分调控，钢材的化学成分按质量百分比为C：0.42～0.50％，Si：0.60～0.80％，Mn：1.40～1.65％，P：≤0.015％，S：0.060～0.090％，Cr：0.20～0.30％，Ni：0.10～0.25％，Al：0.010～0.030％，Ti：0.015～0.025％，V：0.15～0.25％，N：0.015～0.022％，B：0.0005～0.0025％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；
[0013]步骤二、连铸：使用连铸工艺浇铸300mm
×
300mm规格以上的方形连铸坯，浇铸过热度控制在20～35℃，连铸过程采用结晶器电磁搅拌及末端电磁搅拌以改善铸坯表面和内部质量；
[0014]步骤三、加热：使用步进式加热炉加热铸坯，预热段温度控制在680～850℃，加热段温度控制在1000～1060℃，均热段温度控制在1140～1200℃，总加热时间380min以上，其中预热段时间≥120min；
[0015]步骤四、轧制：铸坯出加热炉后使用高压水除鳞，开轧温度为1000～1030℃，采用6架初轧机+6架中轧机+6架精轧机进行轧制，控制终轧温度在930～960℃，轧制成规格φ80
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130mm的圆钢；
[0016]步骤五、冷却：轧制结束后上冷床冷却，控制步进速度使冷却速度0.4～0.8℃/s，保证下冷床温度≤550℃。
[0017]优选地，所述钢材的化学成分按质量百分比为C：0.43～0.47％，Si：0.70～0.78％，Mn：1.50～1.60％，P：≤0.012％，S：0.065～0.075％，Cr：0.22～0.28％，Ni：0.12～0.16％，Al：0.016～0.022％，Ti：0.015～0.020％，V：0.18～0.20％，N：0.016～0.020％，B：0.0015～0.0020％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
[0018]本专利技术抗拉强度≥1100MPa发动机曲轴用非调质钢材的化学成分设计是这样确定的C是钢中最基本、最有效的强化元素，且使用成本最经济，考虑到曲轴表面需进行中频感应淬火处理，为保证材料有足够的强/硬度和淬透性能并兼顾一定塑性，确定C：0.42～0.50％，优选C：0.43～0.47％。
[0019]Si在炼钢过程中可作为脱氧剂和还原剂，同时Si在钢中有很强的固溶强化作用，能够显著地提高钢弹性极限、屈服强度和抗拉强度，尤其是屈服强度，曲轴的疲劳强度需要高的屈强比，因此Si元素是曲轴材料中关键元素之一，确定Si：0.60～0.80％，优选Si：0.70～0.78％。
[0020]Mn是钢中脱氧和脱硫的有效元素，提高钢的强度和硬度，显著提高钢的淬透性，并改善钢材热加工性能能；同时，Mn是钢中与S结合力最强的元素，形成的MnS化合物有助于改善钢材切削性能，确定Mn：1.40～1.65％，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗拉强度≥1100MPa的发动机曲轴用非调质钢的制造方法，其特征在于：包括，步骤一、冶炼：使用废钢和铁水作为原材料，并配入硫铁矿调节钢水中的硫含量，参照钢材的化学成分对钢水的成分调控，钢材的化学成分按质量百分比为C：0.42～0.50％，Si：0.60～0.80％，Mn：1.40～1.65％，P：≤0.015％，S：0.060～0.090％，Cr：0.20～0.30％，Ni：0.10～0.25％，Al：0.010～0.030％，Ti：0.015～0.025％，V：0.15～0.25％，N：0.015～0.022％，B：0.0005～0.0025％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；步骤二、连铸：使用连铸工艺浇铸300mm
×
300mm规格以上的方形连铸坯，浇铸过热度控制在20～35℃，连铸过程采用结晶器电磁搅拌及末端电磁搅拌以改善铸坯表面和内部质量；步骤三、加热：使用步进式加热炉加热铸坯，预热段温度控制在680～850℃，加热段温度控制在1000～1060℃，均热段温度控制在1140～1200℃，总加热时间380min以上，其中预热段时间≥120min；步骤四、轧制：铸坯出加热炉后使用高压水除鳞...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘乐东，白云，吴小林，曾海霞，彭继承，王年通，孙艺凡，林晓红，
申请(专利权)人：江阴兴澄特种钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：