【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及弹簧用钢，特别涉及一种2200mpa级高强韧弹簧钢丝及其制备方法。
技术介绍
1、弹簧是重要的减振和抗松弛功能部件，能够承受和传递垂直载荷，减缓不平路面所引起的冲击，因此被广泛地应用于交通运载领域，如汽车悬架系统。随着交通运载工具向轻量、高速、重载和高安全性方向发展，传统弹簧的性能已无法满足使用需求，迫切需要研发具有更高强度和韧性的弹簧钢。
2、当前，国内外企业普遍采用初炼→精炼→真空脱气→连铸→开坯→中间坯修磨→高线轧制→减径轧制→拉拔→油淬回火→卷簧等流程制备弹簧。传统提高弹簧钢丝强度的手段，主要包括热处理工艺调整和合金成分优化。例如通过降低油淬回火阶段的回火温度，能够提高弹簧的强度，但会造成弹簧的塑性变差，危害了弹簧钢丝的缠绕、卷簧性能；部分研究通过添加si元素提高了弹簧钢的强度，但si元素增加了弹簧的脱碳敏感性，不利于弹簧的疲劳性能。
3、cn109457187a公开了一种抗拉强度超过2100mpa的高强度弹簧钢及其生产方法。该方案通过添加微合金元素v，在晶界处形成了纳米级的碳化钒颗粒，利用析出强化提高了强度，但高碳合金体系中过高的v含量容易导致凝固、高温轧制过程析出较大的碳化钒和碳氮化钒颗粒，从而危害材料韧性。同时，该专利技术中较低的回火温度，虽然提高了材料的强度，但造成材料的断面收缩率和断后伸长率下降，塑韧性有所降低。
4、因此，如何提供一种高强韧弹簧钢丝成为亟待解决的问题。
技术实现思路
1、鉴于上述情况，本专利技术旨
2、本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
3、一方面，本专利技术提供了一种2200mpa级高强韧弹簧钢丝，2200mpa级高强韧弹簧钢丝的化学成分按质量百分数计包括：c 0.45％～0.70％、si 1.00％～2.50％、mn 0.40％～3.00％、cr 0.10％～3.00％、mo0.02％～0.30％、nb 0.02％～0.30％、v 0.02％～0.30％、n 0.008％～0.012％、p≤0.015％、s≤0.002％，其余为fe和不可避免的杂质。
4、进一步的，2200mpa级高强韧弹簧钢丝的化学成分中，1.3％<mn+cr<3.5％，0.05％<nb+v<0.2％。
5、进一步的，2200mpa级高强韧弹簧钢丝的化学成分按质量百分数计包括：c 0.5％～0.70％、si 1.40％～2.50％、mn 0.80％～3.00％、cr0.30％～3.00％、mo 0.02％～0.25％、nb 0.02％～0.25％、v 0.02％～0.25％、n 0.008％～0.012％、p≤0.015％、s≤0.002％，其余为fe和不可避免的杂质。
6、进一步的，2200mpa级高强韧弹簧钢丝的化学成分中，1.3％<mn+cr<3.0％，0.08％<nb+v<0.2％。
7、进一步的，2200mpa级高强韧弹簧钢丝的微观组织包括回火马氏体、残余奥氏体和弥散的碳氮化物。
8、进一步的，2200mpa级高强韧弹簧钢丝的微观组织中，回火马氏体中的mn+cr的含量低于残余奥氏体中的mn+cr的含量。
9、进一步的，2200mpa级高强韧弹簧钢丝的微观组织中，残余奥氏体的体积分数为6％～20％。
10、进一步的，2200mpa级高强韧弹簧钢丝的微观组织由纳米尺度的回火马氏体板条和片层残余奥氏体相互堆叠构成。
11、本专利技术还提供了一种上述2200mpa级高强韧弹簧钢丝的制备方法，包括：
12、步骤1、按2200mpa级高强韧弹簧钢丝的化学成分进行配料；
13、步骤2、依次进行冶炼和铸造，得到连铸坯；
14、步骤3、对连铸坯依次进行加热保温、粗轧、精轧、吐丝得到盘条；
15、步骤4、对盘条进行酸洗，采用每道次5％～10％的减面率拉拔；
16、步骤5、进行快速奥氏体化，利用淬火-配分处理制备出2200mpa级高强韧弹簧钢丝。
17、进一步的，步骤3中，控制加热至1200～1250℃，保温1～3h。
18、与现有技术相比，本专利技术至少可以实现以下有益效果之一：
19、a)本专利技术提供的2200mpa级高强韧弹簧钢丝，在保证控制s、p含量的基础上，添加适量的mn、cr、mo、nb、v元素；通过提高珠光体盘条中的mn、cr含量，增加合金元素配分程度，构建非均质高温奥氏体；mo元素能通过溶质拖曳效应，增加高温奥氏体中mn、cr元素的非均质程度，与nb、v等协同析出细化碳氮化物粒子，降低碳氮化物与基体的界面能，使析出相不易发生粗化(集中分布于0～60nm和200～300nm两个区间)，从而提高盘条的强度，保证实现强韧性的良好匹配。
20、b)本专利技术提供的2200mpa级高强韧弹簧钢丝的制备方法，采用淬火-配分工艺，基于珠光体盘条中渗碳体和铁素体片层间mn、cr元素的天然配分(渗碳体富集mn、cr元素，铁素体贫瘠mn、cr元素)，结合感应加热构建mn、cr元素不均匀分布的高温奥氏体，基于mn、cr元素均为奥氏体稳定性元素，因此不均匀高温奥氏体中mn、cr含量差异能够调控淬火阶段的马氏体转变，制备出马氏体板条和奥氏体片层相互堆叠的组织，结合配分阶段c自马氏体向奥氏体的富集，获得足量稳定片层形貌残余奥氏体。通过回火马氏体基体保证高强度，通过片层形貌的富c、mn、cr残余奥氏体，同时改善钢丝的塑韧性。
21、c)本专利技术提供的2200mpa级高强韧弹簧钢丝，能够依托现有生产设备，通过调控热处理工艺，获得的2200mpa级高强韧弹簧钢丝的力学性能如下：抗拉强度≥2200mpa(例如2200mpa～2270mpa)，屈服强度≥1790mpa(例如1790mpa～2018mpa)，延伸率≥10.5％(例如10.9％～16.2％)，断面收缩率≥40％(例如40％～55％)，实现强韧性的良好匹配，生产工艺简单，适合大规模工业生产。
22、本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的内容来实现和获得。
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1.一种2200MPa级高强韧弹簧钢丝，其特征在于，所述2200MPa级高强韧弹簧钢丝的化学成分按质量百分数计包括：C 0.45％～0.70％、Si 1.00％～2.50％、Mn 0.40％～3.00％、Cr 0.10％～3.00％、Mo0.02％～0.30％、Nb 0.02％～0.30％、V 0.02％～0.30％、N 0.008％～0.012％、P≤0.015％、S≤0.002％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的2200MPa级高强韧弹簧钢丝，其特征在于，所述2200MPa级高强韧弹簧钢丝的化学成分中，1.3％<Mn+Cr<3.5％，0.05％<Nb+V<0.2％。
3.根据权利要求1所述的2200MPa级高强韧弹簧钢丝，其特征在于，所述2200MPa级高强韧弹簧钢丝的化学成分按质量百分数计包括：C 0.5％～0.70％、Si 1.40％～2.50％、Mn0.80％～3.00％、Cr 0.30％～3.00％、Mo 0.02％～0.25％、Nb 0.02％～0.25％、V 0.02％～0.25％、N0.008
4.根据权利要求1所述的2200MPa级高强韧弹簧钢丝，其特征在于，所述2200MPa级高强韧弹簧钢丝的化学成分中，1.3％<Mn+Cr<3.0％，0.08％<Nb+V<0.2％。
5.根据权利要求1所述的2200MPa级高强韧弹簧钢丝，其特征在于，所述2200MPa级高强韧弹簧钢丝的微观组织包括回火马氏体、残余奥氏体和弥散的碳氮化物。
6.根据权利要求1所述的2200MPa级高强韧弹簧钢丝，其特征在于，所述2200MPa级高强韧弹簧钢丝的微观组织中，回火马氏体中的Mn+Cr的含量低于残余奥氏体中的Mn+Cr的含量。
7.根据权利要求1所述的2200MPa级高强韧弹簧钢丝，其特征在于，所述2200MPa级高强韧弹簧钢丝的微观组织中，残余奥氏体的体积分数为6％～20％。
8.根据权利要求1至7任一项所述的2200MPa级高强韧弹簧钢丝，其特征在于，所述2200MPa级高强韧弹簧钢丝的微观组织由纳米尺度的回火马氏体板条和片层残余奥氏体相互堆叠构成。
9.一种权利要求1至8任一项所述的2200MPa级高强韧弹簧钢丝的制备方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，控制加热至1200～1250℃，保温1～3h。
...【技术特征摘要】
1.一种2200mpa级高强韧弹簧钢丝，其特征在于，所述2200mpa级高强韧弹簧钢丝的化学成分按质量百分数计包括：c 0.45％～0.70％、si 1.00％～2.50％、mn 0.40％～3.00％、cr 0.10％～3.00％、mo0.02％～0.30％、nb 0.02％～0.30％、v 0.02％～0.30％、n 0.008％～0.012％、p≤0.015％、s≤0.002％，其余为fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的2200mpa级高强韧弹簧钢丝，其特征在于，所述2200mpa级高强韧弹簧钢丝的化学成分中，1.3％<mn+cr<3.5％，0.05％<nb+v<0.2％。
3.根据权利要求1所述的2200mpa级高强韧弹簧钢丝，其特征在于，所述2200mpa级高强韧弹簧钢丝的化学成分按质量百分数计包括：c 0.5％～0.70％、si 1.40％～2.50％、mn0.80％～3.00％、cr 0.30％～3.00％、mo 0.02％～0.25％、nb 0.02％～0.25％、v 0.02％～0.25％、n0.008％～0.012％、p≤0.015％、s≤0.002％，其余为fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的2200m...
【专利技术属性】
技术研发人员：张超，李昭东，曹燕光，高博，王慧敏，陈颖，杨忠民，雍岐龙，
申请(专利权)人：钢铁研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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