[發明專利]一種非調質鋼、曲軸及其生產方法

有效

• 申請號: 202111156797.0
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113862576B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 鐘芳華;黃鑄銘;劉年富;李娟;周成宏;鐘凡;楊偉光;董鳳奎;趙賀楠;鄧湘斌;吳學興
• 申請（專利權）人: 寶武杰富意特殊鋼有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/50;F16C3/08;B21J5/00;C21D9/30;C21D11/00;C22C33/04
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 程曉

本申請涉及鋼鐵生產技術領域，尤其涉及一種非調質鋼、曲軸及其生產方法。通過對非調質鋼中的成分進行設計，尤其是通過碳當量以及氮含量的合理設計，使得非調質鋼的淬透性能夠滿足要求，并使該非調質鋼能夠在后續的表面感應加熱過程中獲得良好的表面硬度；此外，通過對連鑄工藝和控軋控冷工藝中工藝參數的控制，尤其是將軋制后圓鋼的入坑緩冷溫度的控制，從而減小了鋼中的帶狀組織。

技術領域

本申請涉及鋼鐵生產技術領域，尤其涉及一種非調質鋼、曲軸及其生產方法。

背景技術

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。長期以來商用車曲軸用鋼一般使用中碳調質鋼來進行制造，如45鋼、40Cr、42CrMo等。原材料先進行鍛造處理、粗加工，然后對工件進行正火，淬火+高溫回火的調質熱處理工藝，最終形成以回火索氏體為基體的微觀顯微組織結構，這種顯微組織可以使零件各部位力學性能較均勻，并且同時具有較好的強度、塑性和韌性，綜合力學性能非常好。但是調質曲軸需要投入大規模熱處理設備資金、生產周期長，熱處理產生變形、開裂等現象，整體制造成本高。

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1973年德國蒂森即開發出第一代曲軸用非調質鋼49MnVS3。現有技術中，非調質鋼主要包括珠光體+鐵素體型非調鋼、貝氏體型非調鋼和馬氏體型非調鋼，目前在曲軸上應用最廣泛的是珠光體+鐵素體型非調鋼，通常是在中碳鋼的基礎添加V、Nb、Ti中的一種或幾種復合添加。其中，添加V的非調質曲軸鋼，為保證曲軸的力學性能，通常需要加入比較多的V(0.10-0.20％)，制造成本高。

因此，亟需開發一種性能良好且成本較低的非調質鋼。

發明內容

本申請的目的在于提供一種非調質鋼、曲軸及其生產方法，使得該非調鋼或曲軸在具有和調質鋼或調質鋼曲軸相當性能的情況下，具有易切削、低成本、生產周期短的特點，從而解決非調質鋼或非調質鋼曲軸難以兼顧成本和性能的問題。

本申請的第一方面是提供一種非調質鋼，該非調質鋼的組分含量以重量百分比計包括：C：0.45-0.51％，Si：0.20-0.37％，Mn：1.00-1.20％，P：≤0.025％，S：0.010-0.035％，Cr：0.05-0.25％，V：0.05-0.10％，Ni：≤0.20％，Cu：≤0.20％，Mo：≤0.04％，N：0.008-0.020％，Ti：0.010-0.025％，其余為Fe和其他不可避免的雜質，非調質鋼的碳當量Ceq為0.83-0.93，該Ceq值由下式計算：Ceq＝C+Si/7+Mn/5+Cr/6+1.8V。

優選地，非調質鋼的組分含量為：C：0.45-0.47％，Si：0.20-0.30％，Mn：1.10-1.20％，P：≤0.025％，S：0.010-0.020％，Cr：0.15-0.20％，V：0.06-0.09％，Ni：≤0.05％，Cu：≤0.20％，Mo：≤0.04％，N：0.009-0.013％，Ti：0.012-0.020％，其余為Fe和其他不可避免的雜質，Ceq：0.85-0.93。

本申請的非調質鋼的組織為珠光體和鐵素體，所述珠光體的比例為75-80％，所述鐵素體的比例為20-25％，奧氏體晶粒度為6-8級，帶狀組織≤2級，其淬透性檢測結果滿足：J1.5mm為55-63HRC，J5mm為50-58HRC，J9mm為30-38HRC。

本申請的力學性能滿足：屈服強度≥500MPa，抗拉強度≥820MPa，伸長率≥13％，硬度為220-260HBW。

本申請的第二方面是提供一種上述非調質鋼的生產方法，其包含轉爐冶煉、LF鋼包精煉、RH真空精煉、連鑄和加熱軋制步驟。