[發明專利]一種具備低脫碳、高強度和高塑性性能的彈簧鋼

在審

• 申請號: 201710027795.9
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106756513A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 孟憲蕓;高偉
• 申請（專利權）人: 山東雷帕得汽車技術股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/24;C22C38/26;C21D1/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于熱壓力加工用途彈簧鋼，具體涉及一種高性能的彈簧材料及制備方法。

背景技術

中重型汽車輕量化是汽車發展的重要趨勢，在輕量化設計中必將大量采用輕量化的少片彈簧。因此，對彈簧材料提出了高強度、高塑性、低脫碳和低成本的要求，以滿足輕量化少片簧的高性能和高可行性需求。

現有的彈簧材料難以滿足低脫碳、高強度、高塑性、低合金和低成本的綜合要求，只能盡量在某一方面可以滿足。例如，51CrV4彈簧鋼可以滿足低脫碳的要求，但不滿足高強度和高塑性的要求。54SiCr6具有高強度和高塑性品質，但脫碳嚴重。

Si是提高彈簧材料強度的重要合金元素，且資源豐富、使用成本低，但會增加鋼的脫碳傾向性而導致全脫碳層的形成，這種提高強度的有益作用與形成全脫碳層的危害同時存在。至今，含Si高強度彈簧鋼的全脫碳層問題難以妥善解決。韓國浦項彈簧鋼（中國專利94191328.7公開)通過加入Ni減小全脫碳層（鐵素體層）的深度，“脫碳層深度的形成受到很大程度抑制”，但是通過這種加入稀貴合金元素的方法來解決全脫碳層問題，必然導致材料的成本大幅度提升，因此難以接受。

申請人通過多年實驗研究和分析，通過調整成分配比，能夠使彈簧材料脫碳所產生的全脫碳層在加熱過中自然去除，以此獲得低脫碳的效果，進而解決彈簧材料脫碳所產生的全脫碳層問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種具備低脫碳、高強度和高塑性性能的彈簧鋼，通過科學合理的成分配比，使彈簧材料脫碳所產生的全脫碳層在加熱過中自然去除，以獲得低脫碳的效果，從而解決彈簧材料脫碳所產生的全脫碳層問題；本發明解決的第二個技術問題是通過采用中碳配方，合理利用復合合金化和稀貴合金元素微合金化作用，同時提高材料的強度和塑性，有效降低生產成本，保護稀缺資源。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種具備低脫碳、高強度和高塑性性能的彈簧鋼，其特征在于按照質量百分百比包括如下組分：

C 0.42-0.52%；

Si0.7-1.1%；

Mn0.5-1.10%；

Cr0.5-1.10%；

V 0.01-0.05%；

Nb0.005-0.009%；

其中P≤0.025%，S≤0.025%，［O］5-25ppm；

其余量為Fe及不可避免的雜質。

本發明所述的彈簧鋼，其特征在于熱處理工序包括如下工藝步驟：淬火加熱溫度900±10℃；回火溫度390±10℃。

本發明通過調整成分配比，使彈簧材料脫碳所產生的全脫碳層在加熱過中自然去除，以獲得低脫碳的效果，從而解決彈簧材料脫碳所產生的全脫碳層問題。在如上的技術構思下，本發明提供的彈簧材料，解決了熱壓力加工用途高強度彈簧材料全脫碳層的問題。

該彈簧材料適于高溫自然氧化法去除全脫碳層。高溫自然氧化法通過材料的組分與配比選擇降低材料的抗氧化性，使材料在高溫狀態下易被氧化并形成氧化皮，從而使工藝過程中脫碳所產生的全脫碳層同時被氧化為氧化皮，由此自然地去除了脫碳所產生的全脫碳層，因此獲得無全脫碳層的低脫碳效果，解決了材料的高脫碳傾向所產生的全脫碳層問題。氧化皮是與材料附著力很低的易碎疏松物質，能夠阻止進一步脫碳并起保護作用。本發明提供的彈簧材料，具有無全脫碳層的顯著技術優勢。

本發明所述的彈簧材料，具備高強度、高塑性和低合金性能，同時又解決全脫碳層問題。本發明的核心技術思路是通過中碳配比、復合合金化和稀貴合金元素微合金化，充分發揮和加強了合金元素的有益效果，減小合金元素所產生的危害，在獲得明顯技術效果的前提下降低合金元素含量，不僅降低材料成本而且有利于保護資源。復合合金化(包括復合微合金化)是本發明的關鍵技術特點，合金元素所具有的性能和行為是各組元(包括微量元素)協同作用的結果，而不是某一合金元素簡單的、定性的作用或影響，尤其是在材料的強度不斷提高但要求高塑性的情況下。例如，在含磷高強度鋼板中，僅加入微量的磷就可以顯著提高鋼板強度。由此可見，微量元素的作用是不可忽略的。

本發明提供的彈簧材料，在以Si為強化元素的情況下，通過V與Nb的微合金復合合金化降低材料的抗氧化性，并利用工藝過程中的高溫氧化作用獲得無全脫碳層的低脫碳效果，而且，同時具有提高材料強度和細化晶粒等重要作用。本發明提供的彈簧材料，在高溫自然氧化中所消耗的表面材料很少，不影響彈簧的尺寸精度要求。氧化皮的附著力很低，淬火后自然脫落。