[發明專利]一種大功率發動機曲軸用高強韌性貝氏體非調質鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 202011086245.2
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112267074B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 汪開忠;胡芳忠;郝震宇;楊少朋;胡乃悅;金國忠;陳世杰;楊志強;吳林;牟祖茂;王自敏;姜婷;尹德福
• 申請（專利權）人: 馬鞍山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/50;C22C38/54;C22C38/58;C22C33/04
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 尹婷婷

本發明公開了一種大功率發動機曲軸用高強韌性貝氏體非調質鋼及其制備方法，包括如下重量百分比的化學成分：C：0.30?0.40％，Si：0.60?1.50％，Mn：1.40?2.00％，Cr：0.60?0.90％，Mo：0.05?0.15％，V：0.05?0.20％，Ni：0.10?0.20％，Ti：0.020～0.030％，B：0.0010?0.0035％，Al：0.010～0.060％，P：≤0.010％，S：0.025?0.040％，T.O：≤10ppm，[H]：≤1.0ppm，[N]：60?90ppm，200≤X≤260；采用電弧爐/轉爐冶煉?LF精煉?RH真空處理?圓坯/方坯連鑄?軋制?感應加熱?鍛造?精整?控溫冷卻成材的工藝生產，制備得到的貝氏體非調質鋼的屈服強度R_p0.2≥750MPa，抗拉強度R_m：1100?1160MPa；斷后伸長率A≥12％，斷面收縮率Z≥40％，常溫沖擊KU₂≥35J，旋轉彎曲疲勞極限σ_?1≥550MPa。

技術領域

本發明屬于非調質鋼領域，涉及一種大功率發動機曲軸用高強韌性貝氏體非調質鋼及其制備方法。

背景技術

非調質鋼是一種同時滿足高性能和低成本要求的環境友好型鋼材，隨著汽車及其相關配套行業的環保節能以及降本等壓力的增加，非調質鋼在汽車零部件上的應用越來越廣泛。曲軸是汽車發動機的核心零部件之一，是汽車工業中的典型模鍛件，早在20世紀70年代德國蒂森即開發出第一代曲軸用非調質鋼49MnVS3。

曲軸性能優劣在很大程度上決定著發動機的可靠性和壽命。發動機曲軸的服役條件惡劣，既有扭轉應力又有彎曲應力，同時受到扭力和沖擊彎力的作用，因此，曲軸的服役條件決定曲軸材料必須具有較高的抗拉強度和疲勞強度，同時還需要具有良好的韌性。目前用量最大的曲軸用非調質鋼為鐵素體+珠光體型非調質鋼，例如F38MnVS，其力學性能控制范圍R_p0.2≥550MPa，R_m≥850MPa；斷后伸長率A≥12％，斷面收縮率≥25％，常溫沖擊KU₂≥25J。

隨著汽車發動機功率的提升，對發動機曲軸用鋼要求也越來越高，它不但要進一步提高曲軸高速運轉時的高強度和高耐磨性能，還要保證具有較好的韌性。傳統的珠光體+鐵素體型非調質鋼的性能逐漸的無法滿足發動機曲軸用鋼性能要求。因此，有必要提供一種具有高強韌性、高疲勞性能的貝氏體非調質鋼，以滿足大功率發動機曲軸對材料的需求。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種大功率發動機曲軸用高強韌性貝氏體非調質鋼，貝氏體型非調質鋼既有較高的強度，還有良好的塑性，可滿足大功率發動機曲軸對于強度和韌性的要求，本發明提供的一種大功率發動機曲軸用高強韌性貝氏體非調質鋼，其屈服強度R_p0.2≥750MPa，抗拉強度R_m：1100-1160MPa；斷后伸長率A≥12％，斷面收縮率Z≥40％，常溫沖擊KU₂≥35J，旋轉彎曲疲勞極限σ_-1≥550MPa。

本發明還提供了所述大功率發動機曲軸用高強韌性貝氏體非調質鋼的制備方法，采用電弧爐/轉爐冶煉-LF精煉-RH真空處理-圓坯/方坯連鑄-軋制-感應加熱-鍛造-精整-控溫冷卻成材的工藝生產，通過對各工藝步驟和工藝步驟的控制穩定生產得到所需性能的大功率發動機曲軸用高強韌性貝氏體非調質鋼。

本發明采取的技術方案為：