[發明專利]一種新型高強度耐疲勞無脫碳合金彈簧鋼及其鋼絲制備方法

無效

• 申請號: 201010102577.5
• 申請日: 2010-01-25
• 公開（公告）號: CN101787493A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 陶善龍;邢獻強
• 申請（專利權）人: 廣州市奧賽鋼線科技有限公司
• 主分類號: C22C38/26
• 分類號: C22C38/26;C21C7/06;C21C7/00;B21C37/04
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張慶敏

技術領域

本發明涉及一種合金彈簧鋼，具體地為一種高強度耐疲勞無脫碳合金彈簧鋼及其鋼絲，以及它們的制備方法。所述合金彈簧鋼主要用于制造高端汽車用油淬火-回火氣門彈簧鋼絲或懸架彈簧鋼絲等，屬于金屬制品新材料領域。

背景技術

近年來，我國汽車工業飛速發展，2009年汽車產銷量均已突破1360萬輛大關，超過美國，排名全球第一，每年汽車用油淬火回火合金彈簧鋼超過15萬噸，所選用的鋼號基本是60Si2MnA、55SiCrA、50CrVA、67CrVA等牌號。

但是，由于我國用于制造油淬火回火彈簧鋼絲的彈簧鋼化學成分設計不盡合理及其純凈度較差，有較大的顆粒夾雜物的存在，鋼中經常出現大于15μm的B類和D類不變形硬質夾雜，因此彈簧疲勞壽命大大降低，滿足不了高端汽車疲勞壽命要求，所以國產高端汽車用油淬火回火彈簧鋼絲是基本采用從瑞典、日本進口彈簧鋼絲，而國產彈簧鋼絲基本用于制造中低檔國產汽車彈簧上。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明設計了一種新型高強度耐疲勞無脫碳合金彈簧鋼，并從冶煉工藝、盤條生產、鋼絲制造等方面進行了創新，從而達到高端汽車彈簧用鋼絲技術條件，以滿足用戶要求，代替進口，實現汽車配件國產化要求。

本發明的目的是提供一種高強度耐疲勞無脫碳合金彈簧鋼，其包括如下質量百分比的化學成分：C?0.56％～0.64％、Si?0.80％～1.10％、Mn?0.80％～1.20％、P≤0.035％、S≤0.03％、Cr?0.80％～1.20％、Mo0.60％～1.00％、V?0.20％～0.30％、Nb?0.05％～0.12％、N?0.01％～0.06％、RE?0.02％～0.07％，余量為Fe，還可能含有少量不可避免的雜質。所述合金彈簧鋼的鋼號為60SiCrMoVNbNRE。

優選地，所述合金彈簧鋼包括如下質量百分比的化學成分：C0.58％～0.62％、Si?0.90％～1.10％、Mn?0.90％～1.10％、P≤0.020％、S≤0.020％、Cr?0.90％～1.20％、Mo?0.80％～1.00％、V?0.20％～0.26％、Nb?0.06％～0.11％、N?0.02％～0.05％、RE?0.03％～0.06％，余量為Fe。

其中，[Nb+V]/[N]的質量比為8～10；

[RE]/[S]的質量比為3～4。

本發明的再一個目的是提供所述高強度耐疲勞無脫碳合金彈簧鋼的制備方法，其包括如下步驟：

鐵水預處理——轉爐——爐外精煉——連鑄——火焰清理——探傷——扒皮——加熱——連軋控冷φ5.5～20mm盤條——收線。

其中，低端汽車彈簧鋼的生產工藝流程中不包括探傷和扒皮的步驟。

高端汽車彈簧鋼的生產工藝流程的具體步驟如下：

1)采用常規方法進行鐵水預處理，以達到脫磷、脫硅、脫硫的目的，然后進入轉爐煉鋼；

2)轉爐煉鋼采用鐵水、廢鋼和造渣劑，所述造渣劑優選氧化鈣或螢石，轉爐煉鋼的作用主要是除碳及調整鋼水溫度，當鋼水中碳的含量達到1.00～1.10％、溫度達到1550℃～1570℃時，轉入精煉爐，優選以VAD進行精煉；

3)采用鐵皮分別包裹各種鐵合金粉末，在爐外精煉氧化期加入Mo-Fe合金進行合金化；在爐外精煉還原期，當鋼水溫度達到1550℃～1590℃時，先采用Mn-Si鐵合金進行預脫氧，再采用Si-Ca粉進行終脫氧，然后加入鉻鐵合金、釩鐵合金和鈮鐵合金，在還原期向鋼中吹氮氣以增加N量，使V、Nb、N達到所述合金彈簧鋼的化學成分組成要求，同時控制[Nb+V]/[N]之比為8～10；最后向鋼中加入RE合金進行合金化，RE的加入量視鋼中[S]含量而定，控制[RE]/[S]之比為3～4，使最終鋼的[RE]含量達到0.02％～0.07％；當鋼中各種化學成分達到規定值時，鋼水溫度達1590℃～1600℃出鋼入鋼包；

4)連鑄，優選連鑄為大方坯，例如300mm×400mm方坯，然后進行火焰清理表面；并進行探傷及扒皮，清除表面缺陷；

5)初軋鋼坯加熱溫度為1230～1270℃，連軋控冷溫度為980～1020℃，終軋溫度為940～960℃；

6)盤條生產總延伸系數為10，道次延伸系數為1.1～1.15，最后軋成φ5.5mm～20mm盤條。

本發明的另一個目的是提供所述高強度耐疲勞無脫碳合金彈簧鋼的鋼絲的制備方法，以φ5.5mm盤條制備φ2.0mm鋼絲為例，包括如下步驟：