本发明涉及一种活塞，具体涉及一种汽车后减震器活塞，属于合金钢材料领域。
背景技术：
汽车的减震器也称为“悬挂”，是由弹簧和减震器共同组成的。减震器并不是用来支持车身的重量，而是用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡和吸收路面冲击的能量。弹簧起缓和冲击的作用，将“大能量一次冲击”变为“小能量多次冲击”，而减震器就是逐步将“小能量多次冲击”减少。如果你开过减振器已坏掉的车，你就可以体会汽车通过每一坑洞、起伏后余波荡漾的弹跳，而减振器正是用来抑制这种弹跳的。没有减振器将无法控制弹簧的反弹，汽车遇到崎岖的路面时将会产生严重的弹跳，过弯时也会因为弹簧上下的震荡而造成轮胎抓地力和循迹性的丧失。本发明的活塞用于汽车后减震器。
技术实现要素：
针对现有技术存在的上述问题，本发明提出了一种强度高、机械性能优异的汽车后减震器活塞。
本发明的目的通过如下技术方案来实现：一种汽车后减震器活塞，所述汽车后减震器活塞由合金钢材料制成，所述合金钢材料由如下质量百分比的组分组成：c：0.15-0.20％，mn：0.12-0.16％，si：0.24-0.28％，红麻芯：0.02-0.05％，半水硫酸钙晶须：0.09-0.12％，rh：0.05-0.07％，ru：0.025-0.045％，余量为fe。
本发明汽车后减震器活塞采用合金钢材料制成，并在合金钢材料中加入红麻芯析出合金钢中不可避免的杂质，半水硫酸钙晶须提高合金钢的整体性能，从而使得到的合金钢材料具有优良的机械性能。
在本发明汽车后减震器活塞中，本发明使用的钢中碳含量过高，会导致钢的心部的韧性下降，所以本发明将c含量为0.15％-0.20％，从而保证钢的心部有足够的塑性和韧性。
而由于钢的强度和硬度较低，本发明适当增加了mn的含量，以提高钢的强度和硬度。此外，mn元素还与钢中含有的si元素起协同作用，提高钢的淬透性，从而使钢经渗碳淬火后提高钢的心部的强度和韧性。所以，综合以上两点因素，本发明提高了mn元素在钢中的含量，将mn元素的含量控制在0.12-0.16％％范围内。
在上述一种汽车后减震器活塞中，所述红麻芯的粒径为20-30目。其中红麻芯中含有红麻纤维，红麻纤维具有密度小及结晶度、取向度、弹性模量较高等特点，能够作为增强材料；另一方面，红麻芯经过熔炼后，其内在的吸油物质溢出，在钢材中能够发挥其超疏水特质，并且其吸附率高，能够将杂质元素包裹吸附后在后续的热轧工序中使其浮于合金钢材表面，从而脱离合金钢。本发明对红麻芯的粒径进行限制，在对合金钢的主要密度和致密度不产生影响的前提下，发挥其作用，若粒径过大，则其在后续的热轧过程中不易析出而成为杂质；若粒径过小，则其难以发挥包裹作用，而影响其性能。
在上述一种汽车后减震器活塞中，所述半水硫酸钙晶须的长径比为50-60。在日常应用领域，无水硫酸钙晶须更为常见，但无水硫酸钙晶须需要经过脱水、煅烧等工艺处理，消耗大量的能源，并且带来环境污染问题。而本发明中，采用半水硫酸钙晶须能够更好的与红麻芯发挥复合作用，由于红麻芯的超疏水作用，因此半水硫酸钙晶须不会被红麻芯一齐包裹，同时，半水硫酸钙晶须在合金钢中不仅起增强作用，还能与合金钢材料中的ru和rh形成络合物，从而结合成更稳定的络合物结构，使合金钢的强度更高。
在上述一种汽车后减震器活塞中，所述ru以其单核、双核中的一种或两种形式加入。本发明中将ru元素以单核或双核的形式存在，双核ru的结合力度更高，作为元素原子来说，其含有的ru-ru键长处于单键范围，具有更强的作用力，加上其本身对元素在合金钢中的作用发挥有着催化作用，可以与其他金属元素形成过渡态，并将金属元素与其他材料一起进行氧化作用，从而使其在合金钢中的熔解过程更完全，因此，不论ru元素作为单核还是双核加入，ru元素都有着举足轻重的作用。
本发明的另一个目的在于提供一种上述汽车后减震器活塞的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：
冶炼：称取组成合金钢的组分在真空感应炉中熔炼成钢液后浇注成合金钢坯；
均匀化处理：将合金钢坯加热至1000-1050℃，保温2-3h；
除鳞：采用高压水通过喷嘴打到合金钢坯表面；
热轧：对除鳞后的合金钢进行热轧，初始温度为1200-1300℃，采用少道次、大压下量轧制，终轧温度880-900℃；
冷却：通过层流冷却的方式冷却到室温得汽车后减震器活塞半成品；
冷轧：对汽车后减震器活塞半成品进行冷轧，冷轧采用多道次、小压下量，总累计压下量在70～90％范围内，得到汽车后减震器活塞成品。
在上述一种汽车后减震器活塞的制备方法中，所述冷却为先以20-30℃/s冷却至400-450℃，再空冷至室温。本发明在上述速度条件下进行冷却，能够避免骤冷导致的合金钢铁素体生成，致使脆性提高，最后采用空冷，能够使合金钢中的珠光体在完全生成后得到致密度优良的合金钢。
在上述一种汽车后减震器活塞的制备方法中，所述高压水的压力为0.28-0.30mpa。在合金钢的制备过程中，难以避免会有氧化过程存在而导致杂质的掺杂，而在除鳞系统中，高压水泵产生的高压水进入除鳞喷嘴。在喷嘴的作用下，高压水形成一个具有很大冲击力的扇形水束，喷射到钢坯(或中间坯)表面。在这个高压扇形水射流束的作用下，氧化铁皮经历了被切割，急冷收缩，与基体母材剥离，并被冲刷到离开钢坯(或中间坯)表面的过程，从而将氧化铁皮清除干净。
在上述一种汽车后减震器活塞的制备方法中，所述钢液在浇注前还经过真空铺放处理，所述真空铺放处理具体包括如下步骤：将钢液在真空环境下铺放于石墨器械上，并辅以保温处理，经1-2h后用玻璃纤维布包裹再进行浇注。本发明在钢液进行浇注前先进行铺放处理，并在真空条件下进行，不仅能排出钢液内的空气，避免汽车后减震器活塞在最终出现大量孔隙，还能通过铺放排除钢液中出现的堆叠和缝隙等缺陷，从而避免合金钢表面起伏和内部孔隙率的形成。而最终用玻璃纤维布包裹，有别于常规领域常用的直接添加玻璃纤维于合金钢原料中，能够使玻璃纤维更好的相容于钢液中，在后续浇注时不致变形。
在上述一种汽车后减震器活塞的制备方法中，所述汽车后减震器活塞在冷轧后还包括二次热轧、冷却、冷轧处理，其中冷轧采用异步轧。异步轧制过程不仅保证了在相对较低的压下率下实现合金钢有效的初结合，其对提高轧后合金钢的界面结合强度也具有积极作用，异步轧制过程中，合金钢界面区域异种金属间的摩擦剪切作用有利于钢表面氧化膜的破坏，可形成更大面积的“裂口”区域，新鲜的异种金属得以实现广泛结合，合金钢因而获得较高的初结合强度。同时，异步轧制过程中复合界面区域发生了金属间的剧烈剪切，导致轧制压力下降，并且在总压下率显著降低的前提下提高了变形抗力较高的钢侧基体的相对变形率，有助于实现在小变形条件下的金属复合。
作为优选，所述异步速比为1.05-1.20。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明汽车后减震器活塞采用合金钢材料制成，并在合金钢材料中加入红麻芯析出合金钢中不可避免的杂质，半水硫酸钙晶须提高合金钢的整体性能，从而使得到的合金钢材料具有优良的机械性能；
2、本发明在钢液进行浇注前先进行铺放处理，并在真空条件下进行，不仅能排出钢液内的空气，避免汽车后减震器活塞在最终出现大量孔隙，还能通过铺放排除钢液中出现的堆叠和缝隙等缺陷，从而避免合金钢表面起伏和内部孔隙率的形成。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
冶炼：称取组成合金钢的组分在真空感应炉中熔炼成钢液后浇注成合金钢坯；所述合金钢材料由如下质量百分比的组分组成：c：0.15％，mn：0.12％，si：0.24％，红麻芯：0.02％，半水硫酸钙晶须：0.09％，rh：0.05％，ru：0.025％，余量为fe；所述红麻芯的粒径为20目，所述半水硫酸钙晶须的长径比为50；所述ru以其单核、的形式加入；所述钢液在浇注前还经过真空铺放处理，所述真空铺放处理具体包括如下步骤：将钢液在真空环境下铺放于石墨器械上，并辅以保温处理，经1h后用玻璃纤维布包裹再进行浇注；
均匀化处理：将合金钢坯加热至1000℃，保温2h；
除鳞：采用高压水通过喷嘴打到合金钢坯表面；所述高压水的压力为0.28mpa；
热轧：对除鳞后的合金钢进行热轧，初始温度为1200℃，采用少道次、大压下量轧制，终轧温度880℃；
冷却：通过层流冷却的方式冷却到室温得汽车后减震器活塞半成品；所述冷却为先以20℃/s冷却至400℃，再空冷至室温；
冷轧：对汽车后减震器活塞半成品进行冷轧，冷轧采用多道次、小压下量，总累计压下量在70％范围内，得到汽车后减震器活塞成品；所述汽车后减震器活塞在冷轧后还包括二次热轧、冷却、冷轧处理，其中冷轧采用异步轧，所述异步速比为1.05。
实施例2
冶炼：称取组成合金钢的组分在真空感应炉中熔炼成钢液后浇注成合金钢坯；所述合金钢材料由如下质量百分比的组分组成：c：0.16％，mn：0.13％，si：0.25％，红麻芯：0.03％，半水硫酸钙晶须：0.01％，rh：0.055％，ru：0.03％，余量为fe；所述红麻芯的粒径为22目，所述半水硫酸钙晶须的长径比为52；所述ru以其双核的形式加入；所述钢液在浇注前还经过真空铺放处理，所述真空铺放处理具体包括如下步骤：将钢液在真空环境下铺放于石墨器械上，并辅以保温处理，经1.2h后用玻璃纤维布包裹再进行浇注；
均匀化处理：将合金钢坯加热至1010℃，保温2.2h；
除鳞：采用高压水通过喷嘴打到合金钢坯表面；所述高压水的压力为0.285mpa；
热轧：对除鳞后的合金钢进行热轧，初始温度为1220℃，采用少道次、大压下量轧制，终轧温度882℃；
冷却：通过层流冷却的方式冷却到室温得汽车后减震器活塞半成品；所述冷却为先以22℃/s冷却至410℃，再空冷至室温；
冷轧：对汽车后减震器活塞半成品进行冷轧，冷轧采用多道次、小压下量，总累计压下量在75％范围内，得到汽车后减震器活塞成品；所述汽车后减震器活塞在冷轧后还包括二次热轧、冷却、冷轧处理，其中冷轧采用异步轧，所述异步速比为1.1。
实施例3
冶炼：称取组成合金钢的组分在真空感应炉中熔炼成钢液后浇注成合金钢坯；所述合金钢材料由如下质量百分比的组分组成：c：0.18％，mn：0.14％，si：0.26％，红麻芯：0.035％，半水硫酸钙晶须：0.1％，rh：0.06％，ru：0.035％，余量为fe；所述红麻芯的粒径为25目，所述半水硫酸钙晶须的长径比为55；所述ru以其单核、双核两种形式加入；所述钢液在浇注前还经过真空铺放处理，所述真空铺放处理具体包括如下步骤：将钢液在真空环境下铺放于石墨器械上，并辅以保温处理，经1.5h后用玻璃纤维布包裹再进行浇注；
均匀化处理：将合金钢坯加热至1025℃，保温2.5h；
除鳞：采用高压水通过喷嘴打到合金钢坯表面；所述高压水的压力为0.29mpa；
热轧：对除鳞后的合金钢进行热轧，初始温度为1250℃，采用少道次、大压下量轧制，终轧温度885℃；
冷却：通过层流冷却的方式冷却到室温得汽车后减震器活塞半成品；所述冷却为先以25℃/s冷却至425℃，再空冷至室温；
冷轧：对汽车后减震器活塞半成品进行冷轧，冷轧采用多道次、小压下量，总累计压下量在80％范围内，得到汽车后减震器活塞成品；所述汽车后减震器活塞在冷轧后还包括二次热轧、冷却、冷轧处理，其中冷轧采用异步轧，所述异步速比为1.14。
实施例4
冶炼：称取组成合金钢的组分在真空感应炉中熔炼成钢液后浇注成合金钢坯；所述合金钢材料由如下质量百分比的组分组成：c：0.19％，mn：0.15％，si：0.27％，红麻芯：0.04％，半水硫酸钙晶须：0.11％，rh：0.65％，ru：0.04％，余量为fe；所述红麻芯的粒径为28目，所述半水硫酸钙晶须的长径比为58；所述ru以其双核的形式加入；所述钢液在浇注前还经过真空铺放处理，所述真空铺放处理具体包括如下步骤：将钢液在真空环境下铺放于石墨器械上，并辅以保温处理，经1.8h后用玻璃纤维布包裹再进行浇注；
均匀化处理：将合金钢坯加热至1040℃，保温2.8h；
除鳞：采用高压水通过喷嘴打到合金钢坯表面；所述高压水的压力为0.29mpa；
热轧：对除鳞后的合金钢进行热轧，初始温度为1280℃，采用少道次、大压下量轧制，终轧温度888℃；
冷却：通过层流冷却的方式冷却到室温得汽车后减震器活塞半成品；所述冷却为先以28℃/s冷却至440℃，再空冷至室温；
冷轧：对汽车后减震器活塞半成品进行冷轧，冷轧采用多道次、小压下量，总累计压下量在85％范围内，得到汽车后减震器活塞成品；所述汽车后减震器活塞在冷轧后还包括二次热轧、冷却、冷轧处理，其中冷轧采用异步轧，所述异步速比为1.18。
实施例5
冶炼：称取组成合金钢的组分在真空感应炉中熔炼成钢液后浇注成合金钢坯；所述合金钢材料由如下质量百分比的组分组成：c：0.2％，mn：0.16％，si：0.28％，红麻芯：0.05％，半水硫酸钙晶须：0.12％，rh：0.07％，ru：0.045％，余量为fe；所述红麻芯的粒径为30目，所述半水硫酸钙晶须的长径比为60；所述ru以其单核、双核两种形式加入；所述钢液在浇注前还经过真空铺放处理，所述真空铺放处理具体包括如下步骤：将钢液在真空环境下铺放于石墨器械上，并辅以保温处理，经2h后用玻璃纤维布包裹再进行浇注；
均匀化处理：将合金钢坯加热至1050℃，保温3h；
除鳞：采用高压水通过喷嘴打到合金钢坯表面；所述高压水的压力为0.3mpa；
热轧：对除鳞后的合金钢进行热轧，初始温度为1300℃，采用少道次、大压下量轧制，终轧温度900℃；
冷却：通过层流冷却的方式冷却到室温得汽车后减震器活塞半成品；所述冷却为先以30℃/s冷却至450℃，再空冷至室温；
冷轧：对汽车后减震器活塞半成品进行冷轧，冷轧采用多道次、小压下量，总累计压下量在90％范围内，得到汽车后减震器活塞成品；所述汽车后减震器活塞在冷轧后还包括二次热轧、冷却、冷轧处理，其中冷轧采用异步轧，所述异步速比为1.2。
实施例6
与实施例3的区别仅在于，该实施例汽车后减震器活塞合金钢中红麻芯的粒径为19目，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例7
与实施例3的区别仅在于，该实施例汽车后减震器活塞合金钢中红麻芯的粒径为21目，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例8
与实施例3的区别仅在于，该实施例汽车后减震器活塞合金钢中半水硫酸钙晶须的长径比为49，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例9
与实施例3的区别仅在于，该实施例汽车后减震器活塞合金钢中半水硫酸钙晶须的长径比为49，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例10
与实施例3的区别仅在于，该实施例汽车后减震器活塞采用普通制备方法制备而成，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例11
与实施例3的区别仅在于，该实施例汽车后减震器活塞没有经过除鳞处理，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例12
与实施例3的区别仅在于，该实施例汽车后减震器活塞没有经过热轧处理，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例13
与实施例3的区别仅在于，该实施例汽车后减震器活塞没有经过冷轧处理，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例14
与实施例3的区别仅在于，该实施例汽车后减震器活塞采用直接空冷的方式冷却，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例15
与实施例3的区别仅在于，该实施例汽车后减震器活塞没有进行真空铺放处理，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例16
与实施例3的区别仅在于，该实施例汽车后减震器活塞没有用玻璃纤维包裹，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例17
与实施例3的区别仅在于，该实施例汽车后减震器活塞在冷轧后没有经过二次热轧、冷却、冷轧处理，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例1
与实施例3的区别仅在于，该对比例汽车后减震器活塞采用普通市售合金钢材料制得，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例2
与实施例3的区别仅在于，该对比例汽车后减震器活塞合金钢材料中没有红麻芯，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例3
与实施例3的区别仅在于，该对比例汽车后减震器活塞合金钢材料中没有半水硫酸钙晶须，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例4
与实施例3的区别仅在于，该对比例汽车后减震器活塞合金钢材料中没有rh，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例5
与实施例3的区别仅在于，该对比例汽车后减震器活塞合金钢材料中没有ru，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
将实施例1-17及对比例1-5的汽车后减震器活塞进行性能检测，检测结果如表1所示：
表1：实施例1-17及对比例1-5的汽车后减震器活塞性能检测结果
从上述结果可以看出，本发明汽车后减震器活塞采用合金钢材料制成，并在合金钢材料中加入红麻芯析出合金钢中不可避免的杂质，半水硫酸钙晶须提高合金钢的整体性能，从而使得到的合金钢材料具有优良的机械性能。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。