一種汽車零件用低碳馬氏體非調質鋼及其制備方法技術

一種汽車零件用低碳馬氏體非調質鋼及其制備方法，本發明專利技術低碳馬氏體非調質鋼化學組成及其重量百分比為：C：0.07～0.22；Si：1.1～2.5；Mn：1.2～2.5；Cr：0.3～1.2；Cu：0.05～0.4；Mo：0.1～0.3；V：0.05～0.15；P：＜0.035；S：＜0.06，余量為Fe；方法包括：1、按上述配方稱量配料后采用真空或常規方法熔煉成鑄錠；2、將鑄錠加熱至1100～1200℃保溫1～2h后進行鍛造或軋制，獲得所需工件的形狀和尺寸，然后空冷至室溫；3、將工件在200℃下回火2h，得到低碳馬氏體型組織；本發明專利技術鋼具有高的淬透性并且具有良好的綜合力學性能；本發明專利技術鋼制備工藝簡單，節能降耗，降低制造成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于汽車調質低合金鋼制造
，特別涉及一種汽車零件用低碳馬氏體非調質鋼及其制備方法。
技術介紹
材料的綜合力學性能是保證汽車安全性的重要因素，以汽車前軸為例，前軸是汽車前橋總成中重要的保安構件之一，其內在質量和材料性能直接影響汽車轉向系統的安全可靠性和汽車的使用壽命。因此，要求前軸材料應具有足夠的強度和塑韌性。目前國內重型卡車廠家前軸材質普遍采用42CrMo并進行調質處理以滿足其對材料力學性能的要求，但調質處理需要較大的能源消耗且污染環境。應用非調質鋼可以有效的節能減排，減少環境污染，還可以顯著降低成本，同時還可以減少調質過程中淬火引起的變形和開裂。采用非調質鋼替代傳統的調質鋼已是汽車工業發展的趨勢。非調質鋼的研究從20世紀70年代逐漸興起，20世紀80年代初，德國蒂森公司率先開發了一類新型非調質鋼49MnVS3并提供給汽車工業。目前，非調質鋼材料一般選用中碳鋼添加微合金元素(V、Ti、Nb等)進行彌散強化，如歐洲的30MnVS6、38MnVS6、46MnVS6和韓國的T1Q+T、T3A/C、T4A/C采用V微合金強化，中國專利公開號CN102199731B“一種復合微合金化的大截面非調質鋼”采用Nb、V、Ti、B等微量元素復合強化；另一種非調質鋼則選用低碳鋼添加擴大貝氏體轉變區域的元素和細化晶粒元素，控制冷卻速度，得到低碳貝氏體組織以達到強化的目的，如阿賽洛米塔爾鋼鐵集團開發的25MnCrSiVB6、中國江鈴公司開發的12Mn2VBS和一汽公司與東北特鋼合作開發的25Mn2CrV(FAS2225)。貝氏體鋼相對于中碳微合金強化鋼具有更高的韌性，但在實際生產中需要增加控冷設備并進行控制冷卻，工藝相對復雜，且同42CrMo調質鋼相比強度較低，如表1所示。目前還未見關于汽車零件用低碳空冷馬氏體鋼的相關報道。表142CrMo調質鋼與貝氏體非調質鋼的力學性能
技術實現思路
為了克服上述現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供了一種汽車零件用低碳馬氏體非調質鋼及其制備方法，具有生產工藝簡單，節約能源，減少污染，降低生產成本，優異的強韌性的特點。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一種汽車零件用低碳馬氏體非調質鋼，制備所得成品的組分按質量百分比(wt.％)為：C：0.07％～0.22wt.％；Si：1.1％～2.5％；Mn：1.2％～2.5％；Cr：0.3％～1.2％；Cu：0.05％～0.4％；Mo：0.1％～0.3％；V：0.05％～0.15％；P：＜0.035％；S：＜0.06％，余量為Fe。一種汽車零件用低碳馬氏體非調質鋼的制備方法，包括下述步驟：步驟一：原料配比選取煉鋼原料，煉鋼原料包括：含Cr量為60％的鉻鐵、含Mn量為82.5％的錳鐵、含Si量為70％的硅鐵、含Mo量為60％的鉬鐵、含V量為50％的釩鐵、10#鋼、生鐵和純銅，煉鋼原料選取量按照以下總質量份數進行配比：元素C：0.07％～0.22％；Si：1.1％～2.5％；Mn：1.2％～2.5％；Cr：0.3％～1.2％；Cu：0.05％～0.4％；Mo：0.1％～0.3％；V：0.05％～0.15％；余量為Fe和其他不可避免的雜質，雜質中含有P和S，所述的P和S的范圍控制應為P：＜0.035％；S：＜0.06％；步驟二：合金熔煉根據步驟一備好的原料，先將原料10#鋼、鉻鐵、硅鐵及生鐵加熱升溫熔煉至原料熔化成鋼水，再向鋼水中依次加入釩鐵、鉬鐵、純銅和錳鐵，保溫直至加入的成分均勻化，然后澆鑄成鑄錠，澆鑄溫度控制在1530～1580℃，得到鑄錠的元素組成成分為C：0.07～0.22；Si：1.1～2.5；Mn：1.2～2.5；Cr：0.3～1.2；Cu：0.05～0.4；Mo：0.1～0.3；V：0.05～0.15；P：＜0.035；S：＜0.06，余量為Fe和其他不可避免的雜質；步驟三：加熱保溫鍛造將步驟二中得到的鑄錠加熱至1100～1200℃后保溫1～2h，然后進行鍛造或軋制，得到所需工件的形狀和尺寸，然后在空氣中冷卻至室溫；步驟四：回火將步驟三中所得工件加熱至200℃后保溫2h，最終得到低碳馬氏體型組織；此外還有少量粒狀貝氏體，貝氏體的體積分數小于30％，其力學性能為：Rp0.2≥750MPa，Rm≥1050MPa，A≥14％，AkU≥70J。所述的步驟二中熔煉至原料熔化成鋼水是在電磁感應爐真空熔煉或常規方法進行熔煉。本專利技術的有益效果：1、本專利技術的非調質鋼通過合金元素的優化設計獲得高的淬透性，Ф70mm的圓棒空冷可完全淬透，無需增加額外控冷設備和控冷工藝，生產工藝簡單，節約能源，減少污染，降低生產成本。2、本專利技術的非調質鋼具有優異的強韌性，綜合力學性能優于42CrMo調質鋼。附圖說明圖1為1#材料軋制后空冷并在200℃回火2h后的組織照片。圖2為3#材料鍛造后空冷并在200℃回火2h后的組織照片。圖3為6#材料鍛造后空冷并在200℃回火2h后的組織照片。圖4為2#、4#、6#材料的拉伸試驗力學性能曲線。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術做進一步詳細說明。實施例一步驟一：原料配比選取煉鋼原料，煉鋼原料包括：含Cr量為60％的鉻鐵、含Mn量為82.5％的錳鐵、含Si量為70％的硅鐵、含Mo量為60％的鉬鐵、含V量為50％的釩鐵以及10#鋼、生鐵和純銅，煉鋼原料選取量按照以下總質量份數進行配比：C：0.07％；Si：2.0％；Mn：2.5％；Cr：0.30％；Cu：0.07％；Mo：0.20％；V：0.15％；余量為Fe和其他不可避免的雜質，雜質中含有P和S，所述的P和S的范圍控制應為P：＜0.035％；S：＜0.06％；步驟二：合金熔煉按照步驟一中的元素比例，然后在電磁感應爐真空熔煉，將原料10#鋼、鉻鐵、硅鐵及生鐵加熱升溫熔煉至原料熔化成鋼水，再向鋼水中依次加入釩鐵、鉬鐵、純銅和錳鐵，保溫直至加入的成分均勻化，然后澆鑄成Ф150mm鑄錠，澆鑄溫度控制在1550±10℃，得到鑄錠的成分為表2中1#成分的鑄錠；步驟三：加熱保溫鍛造將步驟二中得到的鑄錠加熱至1100℃后保溫2h，然后按照Ф70mm的尺寸進行鍛造，得到工件尺寸為Ф70mm的圓棒，然后在空氣中冷卻至室溫；步驟四：回火將步驟三中所得的Ф70mm的圓棒加熱至200℃后保溫2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種汽車零件用低碳馬氏體非調質鋼，其特征在于，制備所得成品的組分按質量百分比(wt.％)為：C：0.07％～0.22wt.％；Si：1.1％～2.5％；Mn：1.2％～2.5％；Cr：0.3％～1.2％；Cu：0.05％～0.4％；Mo：0.1％～0.3％；V：0.05％～0.15％；P：＜0.035％；S：＜0.06％，余量為Fe。

【技術特征摘要】
1.一種汽車零件用低碳馬氏體非調質鋼，其特征在于，制備所
得成品的組分按質量百分比(wt.％)為：C：0.07％～0.22wt.％；Si：
1.1％～2.5％；Mn：1.2％～2.5％；Cr：0.3％～1.2％；Cu：0.05％～0.4％；
Mo：0.1％～0.3％；V：0.05％～0.15％；P：＜0.035％；S：＜0.06％，
余量為Fe。
2.基于權利要求1的一種汽車零件用低碳馬氏體非調質鋼的制
備方法：其特征在于，包括下述步驟：
步驟一：原料配比
選取煉鋼原料，煉鋼原料包括：含Cr量為60％的鉻鐵、含Mn量
為82.5％的錳鐵、含Si量為70％的硅鐵、含Mo量為60％的鉬鐵、含V
量為50％的釩鐵、10#鋼、生鐵和純銅，煉鋼原料選取量按照以下總
質量份數進行配比：元素C：0.07％～0.22％；Si：1.1％～2.5％；Mn：
1.2％～2.5％；Cr：0.3％～1.2％；Cu：0.05％～0.4％；Mo：0.1％～0.3％；
V：0.05％～0.15％；余量為Fe和其他不可避免的雜質，雜質中含有P
和S，所述的P和S的范圍控制應為P：＜0.035％；S：＜0.06％；
步驟二：合金熔煉
根據步驟一備好的原...

【專利技術屬性】
技術研發人員：柳永寧，孫俊杰，江濤，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61