[發明專利]一種循環球式轉向器螺桿用鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 202110307808.4
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113234991B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 張學誠;吳小林;白云;許曉紅;沈剛;李亮亮;余道軍;印曉亮;周春雷;林虎;孫偉
• 申請（專利權）人: 江陰興澄特種鋼鐵有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/60;C22C33/06;C21D8/06;C21D1/18
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 趙海波

本發明涉及一種循環球式轉向器螺桿用鋼及其制造方法，鋼材的化學成分按質量百分比計為C:0.38～0.45％，Si:≤0.40％，Mn:0.75～1.05％，Cr:0.95～1.25％，P:≤0.020％，S:0.015～0.050％，Mo:0.15～0.40％，Al:0.010～0.060％，N:0.004～0.018％，Cu:≤0.08％，Ni:≤0.04％，(Cu+Ni):≤0.10％，[O]:≤0.15％，余量為Fe。鋼的DI值為5.8?6.5in；鋼的淬透性為J9mm:52～59HRC，J15mm:49～56HRC。滿足抗拉強度900?1080MPa，屈服強度≥710MPa,斷后伸長率≥13％，斷面收縮率≥49％，常溫沖擊功KU2≥72J；鋼材的表面硬度為270?310HBW；鋼材表面與1/2半徑處組織按照GB/13320?2007《鋼質模鍛件金相組織評級圖及評定方法》評級為1級；鋼材心部組織按照GB/13320?2007《鋼質模鍛件金相組織評級圖及評定方法》評級為1～3級。生產流程：初煉—精煉—真空脫氣—連鑄—連軋—調質—車皮—矯直—浸油。

技術領域

本發明涉及一種循環球式轉向器螺桿用鋼及其制造方法。

背景技術

循環球式轉向器主要由螺桿、螺母、轉向器殼體以及許多小鋼球等部件組成，所謂的循環球指的就是這些小鋼球，它們被放置于螺母與螺桿之間的密閉管路內，起到將螺母螺桿之間的滑動摩擦轉變為阻力較小的滾動摩擦的作用，當與方向盤轉向管柱固定到一起的螺桿轉動起來后，螺桿推動螺母上下運動，螺母再通過齒輪來驅動轉向搖臂往復搖動從而實現轉向。在這個過程當中，那些小鋼球就在密閉的管路內循環往復的滾動，這種轉向器稱為循環球式轉向器。因為其結構間主要是滾動摩擦所以傳動效率很高，也因為低摩擦這個特點使得循環球式轉向器壽命相對齒輪齒條式轉向器要長，對于重負載的汽車來說這是個很大的優點，因此循環球式轉向器主要用于中、大型的商用汽車上。

當轉向盤轉動時，轉向軸帶動轉向螺桿旋轉，通過鋼球將力傳給轉向螺母，使得轉向螺母沿軸向移動，鋼球則在鋼球導管與滾道通道內循環滾動；在這過程中轉向螺桿承受了轉向軸與鋼球施加的雙重外應力，長時間循環往復的滾動摩擦將造成螺桿表面磨損、剝落，最終導致失效。因此，有必要開發一種全新的循環球式轉向器螺桿用鋼，來提升循環球式轉向器螺桿的疲勞壽命。

發明內容

本發明的目的是要提供一種耐疲勞壽命長的循環球式轉向器螺桿用鋼，通過鋼材的元素成分以及鋼材冶煉、軋制與熱處理等工藝的控制，獲得一種淬透性、抗拉強度與表面硬度穩定的鋼材，該材料可以用于制造循環球式轉向器螺桿。

本發明提供了一種循環球式轉向器螺桿用鋼及其制造方法。

該鋼材的化學成分按質量百分比計為C:0.38～0.45％，Si:≤0.40％，優選0.1～0.35％，Mn:0.75～1.05％，Cr:0.95～1.25％，P:≤0.020％，S:0.015～0.050％，Mo:0.15～0.40％，Al:0.010～0.060％，N:0.004～0.018％，Cu:≤0.08％，Ni:≤0.04％，(Cu+Ni):≤0.10％,[O]:≤0.15％，余量為Fe及不可避免的雜質元素。

本發明循環球式轉向器螺桿用鋼各化學元素對應的主要作用和設計依據是：

1、C：碳元素直接決定了鋼材的強度與硬度，碳含量越高鋼材的強度與硬度隨之也越高。但是碳含量過高會降低鋼材的塑性與韌性；并且碳含量高還會導致鋼材的耐大氣腐蝕能力降低，從而導致鋼材表面易腐蝕，鋼材表面被腐蝕后其強度與硬度均會下降。因此，本發明碳含量確定為0.38～0.45％。

2、Si:硅在中碳合金鋼中有一定的作用。硅在鋼中不形成碳化物，而是以固溶體的形態存在于鐵素體或奧氏體中，它有一定的提升鋼中固溶體強度的作用。但含量過高會在一定程度上降低鋼的韌性和塑性。因此，本發明Si含量的范圍確定為≤0.40％，更優選范圍為0.10～0.35％。