[發明專利]超高強度鋼絲用彈簧鋼盤條及其制造方法

在審

• 申請號: 202210237747.3
• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN114622126A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 孫逢源;張劍鋒;白云;許曉紅;張權企;李晨瀟
• 申請（專利權）人: 江陰興澄合金材料有限公司;江陰興澄特種鋼鐵有限公司
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/24;C22C38/34;B21B1/16;B21B37/74
• 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

本發明涉及一種超高強度鋼絲用彈簧鋼盤條，所述盤條的元素成分按重量百分含量包括C:0.35～0.80％，Si:1.00～3.00％，Mn:0.30～0.80％，P:≤0.008％，S:≤0.008％，Cr:0.20～0.80％，V:0.03～0.35％，H:≤0.0002％，N:≤0.006％，O:0.0007％～0.0020％；其余為Fe和不可避免的雜質。盤條的組織為鐵素體和90％以上的細片狀珠光體，即索氏體。盤條經拉拔和熱處理獲得的鋼絲，強度達到2150～2300Mpa，斷面收縮率≥40％，具有良好的冷彎簧性能。

技術領域

本發明屬于熱軋盤條技術領域，尤其涉及超高抗拉強度鋼絲用彈簧鋼盤條及其制造方法。

背景技術

作為重要的減振和抗松弛功能部件，彈簧被廣泛地應用于社會生產和日常領域。隨著科技的進步和制造水平的日益提高，各行各業對彈簧性能提出了更高的要求，從而推動彈簧鋼材料向著更高的強度不斷發展。

目前新能源汽車發展迅速，為了滿足新能源汽車大載重、輕量化、智能化的設計需求，開發更超高強度、更高可靠性的汽車用彈簧鋼勢勢在必行。目前廣泛使用的Cr-V系列、Cr-Mn系列、Si-Mn系列和Si-Cr系列材料還不能滿足汽車制造業對彈簧以及制造彈簧用盤條日益嚴格的使用要求，尤其是拉拔后的強度難以達到使用要求。

傳統提高鋼絲強度的手段之一是通過熱處理如降低回火溫度等，以期提高材料的強度，但該方式也會造成材料的塑性變差，導致熱處理鋼絲的纏繞、卷簧性能變差。

高硅含量的彈簧鋼容易產生脫碳，這對彈簧的疲勞壽命不利。在盤條生產過程中通常采用坯料修磨和控制坯料加熱時間、溫度、氣氛的方式減少表面脫碳。但在盤條冷卻過程中，尤其是組織轉變時不可避免也會產生脫碳，尤其是亞共析鋼。

另外，傳統的鋼絲制造工藝采用燃氣爐加熱+鉛浴熱處理，這種方式生產效率低，且對環境有污染。近年來應用廣泛的熱處理方式是更加環保高效的快速感應加熱，但采用這種工藝制造鋼絲時，鋼材的升溫速度快，保溫時間短即奧氏體化時間短，這樣的加熱方式也會影響盤條組織的均勻性。

發明內容

本發明的目的是提供一種超高強度鋼絲用彈簧鋼盤條及其制造方法，該彈簧鋼盤條具有較淺的脫碳層和適用于大減面率拉拔及快速感應加熱的索氏體組織。使用該彈簧鋼盤條所加工成的淬回火鋼絲最高抗拉強度能夠達到2300MPa，同時能保持良好的塑性和優異的纏繞、卷繞性能(冷卷簧性能)。

本發明解決上述問題所采用的技術方案為：一種超高強度鋼絲用彈簧鋼盤條，元素成分按重量百分含量包括C:0.35～0.80％，Si:1.00～3.00％，Mn:0.30～0.80％，P:≤0.008％，S:≤0.008％，Cr:0.20～0.80％，V:0.03～0.35％，H:≤0.0002％，N:≤0.006％，O:0.0007％～0.0020％；其余為Fe和不可避免的雜質。

優選地，所述盤條的元素成分按重量百分含量包括C:0.55～0.67％，Si:1.30～2.00％，Mn:0.40～0.70％，P:≤0.008％，S:≤0.008％，Cr:0.45～0.75％，V:0.10～0.22％，H:≤0.0002％，N:≤0.0040％，O:0.0007％～0.0020％；其余為Fe和不可避免的雜質。

優選地，所述盤條的元素成分中還可以少量添加Ni、Mo、Nb中的一種或多種，以進一步優化產品性能。

本申請的盤條組織為鐵素體和90％以上的細片狀珠光體，即索氏體。細片狀、均勻的索氏體組織尤其適用于大減面率的拉拔強化和快速感應加熱奧氏體化，利于拉拔后鋼絲強度提升。

進一步地，盤條經拉拔和熱處理獲得的鋼絲，強度達到2150～2300MPa，斷面收縮率≥40％，滿足良好的冷卷簧性能。盤條到鋼絲經過2-8道次的拉拔，盤條到鋼絲減面率為21％～87％，鋼絲經過淬火和回火的熱處理，最終組織為回火屈氏體組織。