本发明专利技术涉及一种特别适用于制备汽车传动轴轴管的高强度钢，由以下元素按重量百分比组成：C0.03～0.1，Si0.05～0.2，Mn1～2.5，P0～0.025，S0～0.001，Al0～0.15，Nb0.01～0.1，Ti0.01～0.15，Fe余量。本发明专利技术的积极效果是通过对材料成分的优化设计，材料制造工艺参数的调整和制定，利用固溶强化、细晶强化、析出强化原理实现高强度传动轴管用钢的制造。材料的应用目标在汽车传动轴轴管上，可以提高轴管的强度和寿命，通过轴管薄厚的减薄来降低传动轴总成的重量，实现节能减排。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种特别适用于制备汽车传动轴轴管的高強度钢。
技术介绍
目前我国汽车エ业的发展方向是环保节能，随着我国汽车エ业的快速发展，商用卡车的高功率、高转速和轻量化发展趋势对汽车传动轴提出了更高的性能要求。国内传动轴轴管材料主要是宝钢生产的B440QZR、B480QZR、鞍钢生产的23.5号钢和 15T1、唐钢生产的 TG480QZ，B440QZR、B480QZR、TG480QZ，材料化学成分为 C、S1、S、P、Mn，抗拉强度级别大部分在480MPa以下。国内的传动轴管材料在满足承载强度要求得前提下，没有减薄焊管壁厚的潜力，无法达到轻量化的使用要求。根据文献资料，国外汽车传动轴现状为:日本汽车传动轴用焊接钢管抗拉强度一般为500MPa。部分的三菱、五十铃等汽车公司车型使用强度为735MPa的高強度传动轴管材料，但用量不是很大，大量使用的是抗拉強度在500-540MPa的材料，相当于国内的B480QZR和更高牌号的钢种。住友金属公司开发了抗拉强度为700N/mm2的汽车传动轴用焊接钢管，最近又成功开发了抗拉强度为800N/mm2的新产品，其含碳量均在0.20%左右，锰含量在0.70-1.40%之间。德国和瑞典的汽车传动轴管采用类似我国的20和20Mn2材料，其抗拉强度为600—750MPa，屈服强度在500_650MPa。在传动轴应用材料方面，查到相关专利有:日本专利，专利专利技术人:KAWABATAYOSHIKAZU ；SAKATA TAKASHI ；SAKAGUCHI MASAYUKI ;专利号:JP2006037205 ;文章题名:“Method For ProducingHollow Driveshaft Having Excellent Fatigueresistance专利内容:主要介绍的是钢管的化学成分:0.25到0.55% C，Si ,Mn和Al，其成型后进行调质处理，表面残余压应カ大于216Mpa，最大可达440Mpa，根据需要在化学组成中加入Cr，Mo，W, Ni，Cu，B或Ti，Nb与V等元素。目前我国大力提倡减重节能，推进汽车零部件减重和轻量化的步伐是汽车行业材料技术人员面临的长期课题
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供ー种性能更为优越的汽车传动轴轴管用高強度钢。以实现减重的技术效果。本专利技术汽车传动轴轴管用高强度钢，由以下元素按重量百分比组成:C0.03 0.1，Si0.05 0.2，Mnl 2.5，PO 0.025，SO 0.001，AlO 0.15，Nb0.01 0.1，Ti0.01 0.15，Fe 余量。本专利技术涉及的高強度汽车轴管用钢的设计思路是利用晶粒细化、析出强化结合原有的固溶強化形成钢的强化机制，碳含量控在0.1 %以下，減少有害元素硫等元素的添加量，以铌、钛为主要強化元素，合计添加量控制在0.45%以下。在控冷控轧的过程中，铌和钛元素形成碳化合物Ti (C、N)、Nb (C、N)析出并弥散分布，Nb (C、N)、Ti (C、N)化合物具有细化铁素体晶粒作用，从而提高钢板强度。本专利技术汽车传动轴轴管用高强度钢经热轧制备的钢板，其力学性能为:屈服強度Rp0.2≥570MPa，抗拉强度Rm≥700MPa，伸长率A≥13% ;实现提高卡车传动轴总成使用寿命以及轻量化的目的。合金元素Mn是本专利技术的主要固溶強化元素之一，它通过使热轧钢板晶粒细化和固溶強化来提高强度。Mn含量低，则钢板強度不足，Mn含量过高，则钢板成形性下降，因此本专利技术控制其含量在1.0-2.5%之间。合金元素Ti和氮、氧、碳都有极强的亲和力，TiC结合力強、稳定、不易分解，在钢中只有加热到1000°c以上才能缓慢地溶入固溶体中。在未溶入之前，碳化钛微粒有阻止晶粒长大的作用。含钛的合金结构钢，有良好的力学性能和エ艺性能，主要缺点是淬透性稍差。因此本专利技术中的Ti含量要求在0.01-0.15%之间合金元素Nb与C结合形成碳化物，是为了在铁素体晶界附近和晶粒内部形成析出物密度不同区域的重要元素。Nb含量低时，铁素体晶粒内部析出物密度不足，Nb含量高时，则晶界处析出物密度也高，导致成形性下降。因此，本专利技术中的Nb含量要求在0.01-0.1%之间。按如下方法制的本专利技术汽车传动轴轴管用高强度钢板:将通常惯用的各种原材料按上述成分配比，在氧化转炉中冶炼，出钢后钢水经炉后精炼、连铸成厚度250mm的板坯，板坯经步进式加热炉再加热到1230°C保温，开扎温度控制在1230°C，终轧温度控制在850 900°C，带钢出精轧机组后进行层流冷却，卷板温度控制在600°C以下。在奥氏体再结晶区粗轧时进行多道次大变形量轧制，保证大的压下率，使奥氏体晶粒充分破碎，同时保证粗轧的结束温度处于完全再结晶区，以避免产生混晶组织。于950°C以下非再结晶温度区进行连续精轧，并增加精轧压下率，可使奥氏体晶粒充分压扁，在晶粒内部形成滑移帯，为铁素体转变时提供更多的形核位置。本专利技术的积极效果是通过对材料成分的优化设计，材料制造エ艺參数的调整和制定，利用固溶強化、细晶强化、析出強化原理实现高強度传动轴管用钢的制造。材料的应用目标在汽车传动轴轴管上，可以提高轴管的強度和寿命，通过轴管薄厚的减薄来降低传动轴总成的重量，实现节能减排。附图说明图1是在LEXT-0LS3000型激光共聚焦显微镜下观察轴管横截面的显微组织照片;其中:(a)为目前用440QZ钢制汽车传动轴管的显微组织照片；(b)为用本专利技术实施例中材料I制汽车传动轴管的显微组织照片；(c)为用本专利技术实施例中材料2制汽车传动轴管的显微组织照片；图2是本专利技术轴管材料的通过实测成分和控轧控冷エ艺后得到的晶粒实际尺寸计算所得的CCT曲线图(其中:a为材料2，b为材料I)；图3是本专利技术轴管材料的通过实测成分和控轧控冷エ艺后得到的晶粒实际尺寸所得的TTT曲线图(其中:a为材料2，b为材料I)；图4是本专利技术轴管材料2的实测CCT曲线图；图5是本专利技术轴管材料I的实测CCT曲线图。具体实施例方式通过以下实施例对本专利技术作进ー步详细说明。本专利技术的技术方案是这样实现的:轴管材料最佳成分设计是尽可能降低Ari和碳当量，按照设计的成分和制备エ艺，按重量百分比制备了两个成分高强度汽车传动轴管材料，以下命名材料I和材料2，化学成分如表I所示，余量为铁，成分的设计思路是采用低C(0.15%以下)、高Mn (约1.5% )加上Nb-Ti复合微合金化技术。同吋，Nb-Ti取高(材料2)和低(材料I)两组，为了降低碳当量，对应的C、Mn取低(材料I)和高(材料2)两组。其力学性能如表2所示，在表2中可以看到其強度与原有轴管材料相比，屈服強度和抗拉强度都提高了很多。图1的照片采用LEXT-0LS3000型激光共聚焦显微镜观察轴管横截面的显微组织，其中(a)为原轴管的显微组织，主要为铁素体，在铁素体晶界处还有少量的珠光体组织，晶粒中比较干净，看不到析出物；(b)为本专利技术材料I的显微组织，主要为铁素体和少量贝氏体，晶界处有极少量的珠光体，晶内有少量析出物；(C)为本专利技术材料2的显微组织，主要为白色的铁素体和灰色的贝氏体，晶内析出物较多，呈弥散分布，三种轴管的晶粒大小并不均匀且不呈等轴晶粒，带有方向性，是轧制过后的結果。利用截线法本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种汽车传动轴轴管用高强度钢，其特征在于由以下元素按重量百分比组成：C0.03～0.1，Si0.05～0.2，Mn1～2.5，P0～0.025，S0～0.001，Al0～0.15，Nb0.01～0.1，Ti0.01～0.15，Fe余量。
【技术特征摘要】
1.一种汽车传动轴轴管用高强度钢，其特征在于由以下元素按重量百分比组成:C0.03 0.1，Si0.05 0.2，Mnl 2.5，PO 0.025，SO 0.001，AlO 0.15，Nb0.01 0.1，Ti0.01 0.15，Fe 余量。2.一种制备权利要求1所述高强度钢钢板的方法，其特征在于包括以下步骤: a.将通常惯用的各种原材料按...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓红，张义和，刘勇兵，丛山，郭毅，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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