一种撑断连杆用高碳非调质钢及其制造方法_2

文档序号:8454311阅读:来源:国知局
避免的杂质中的 Mo《0. 03%。
[0044]Mo;Mo有利于提高材料的初性,然而,在本技术方案中Mo还会降低材料的裂解性。 为此,需要将钢中的Mo含量控制为《0. 03wt. %。
[0045] 进一步地,本发明所述的撑断连杆用高碳非调质钢的不可避免的杂质中的 A1《0. 010%。
[0046]A1;侣虽然是钢中常用的脱氧剂,然而在本技术方案中A1过高会在钢中形成氧化 物夹杂,不仅会降低材料的疲劳性能,还会降低材料的热加工性能和切削性能。鉴于此,本 发明所述的撑断连杆用高碳非调质钢中的A1含量应当控制为《0.OlOwt. %。
[0047] 进一步地,本发明所述的撑断连杆用高碳非调质钢的不可避免的杂质中的 Ti《0. 003%。
[0048]Ti;一般来说,Ti有助于细化晶粒,但是,对于本技术方案来说,其容易与N结合而 形成硬质且粗大的TiN,进而会降低材料的疲劳强度。尤其是当Ti含量大于0. 003wt. %时, 材料的疲劳强度会显著下降,故而Ti含量需要控制在0. 003wt. %W下。
[0049] 进一步地,本发明所述的撑断连杆用高碳非调质钢的不可避免的杂质中的 B《0. 0003%。
[0050] B ;微量的B能够提高钢的强度。可是,当碳含量较高时,B提高钢的强度的作用逐 渐减弱,而且过高的B吸收了更多的N减弱了N元素形成第二相粒子细化晶粒的效果,同时 使钢的强度产生波动,提高了产品塑性,不利于撑断。基于此,本发明的撑断连杆用高碳非 调质钢中的B含量需要《0. 0003wt. %。
[0051] 进一步地,本发明所述的撑断连杆用高碳非调质钢的不可避免的杂质中的 出]《0. 00015%。
[0052] H;在本发明的技术方案中,一旦H含量超过了 0.00015wt. %就会产生白点缺陷, 所W需要将本发明所述的非调质钢中的H控制在0. 00015wt. %W下。
[0053] 进一步地,本发明所述的撑断连杆用高碳非调质钢的不可避免的杂质中的 [0]《0. 0020%。
[0054] 0 ;0容易与A1结合而形成硬质的氧化物类夹杂物,其会降低疲劳强度。尤其是, 当0的含量大于0. 0020wt. %时,钢的疲劳强度也会显著下降。鉴于此,需要将0含量设定 在 0. 0020wt. %w下。
[0055] 当然,上述不可避免的杂质应当是控制得越低越好,然而,该些杂质不可能完全被 清除尽,不可避免的杂质控制得越低,生产制造成本就越高。为此,需要结合本发明所获得 的技术效果与生产成本的经济性进行综合考量上述杂质的控制范围。
[0056] 本发明的技术方案通过合理的成分设计,添加合金元素Mn、化、NiW及微量元素 V、W、Re等,W提高钢的抗拉强度,并通过控制一定量的Si元素,同时添加微量元素Re来提 高加工性能。通过控制C、Mn、P、S等元素并添加微量元素V来形成有利的V的碳氮化物, 利用其较强的析出强化作用,细化了晶粒,从而改善钢的撑断性能。
[0057] 进一步地,本发明所述的撑断连杆用高碳非调质钢的微观组织基体为珠光体+铁 素体。
[0058] 更进一步地,所述珠光体为片层状珠光体,所述铁素体为断续网状铁素体。
[0059] 添加微量元素V并控制C、Mn、P、S等元素,W形成有利的V的碳氮化物,V的碳氮 化物能够起到析出强化的作用,并且能够细化晶粒,进一步地提高软相铁素体的强度,从而 改善钢的撑断性能。另外,通过上述成分控制还能有效地保证钢的微观组织为珠光体+铁 素体。
[0060] 更进一步地,在本发明所述的撑断连杆用高碳非调质钢中,上述铁素体的相比例 《5.0%。铁素体组织具有良好的塑性和初性,而对于本技术方案来说,连杆在撑断时要求 几乎不发生塑性变形,断面呈现脆性的解理面,故要求铁素体的含量《5. 0%。
[0061] 进一步地,本发明所述的撑断连杆用高碳非调质钢的晶粒度为7. 5-8. 0级。
[0062] 更进一步地,本发明所述的撑断连杆用高碳非调质钢的微观组织包括在基体内部 和晶界处弥散分布的析出物v(c,脚颗粒(即碳氮化饥)。
[0063]V元素具有较高的溶解度,在奥氏体区的温度范围内容易处于固溶状态,在之后的 热加工过程中,随着温度的降低,其会W细小弥散第二相颗粒析出。V与N有很强的亲和力, N作为一种廉价的微合金化元素加入到钢中,使得处于固溶态的V转变为析出态的V,能够 起到细化晶粒,提高沉淀强化的效果,W达到现有技术中的调质钢所要求的强度水平。当N 含量较少时,析出相WVC为主,随着N含量的增加,逐渐转变为VN为主的析出相,主要分布 于晶界。当N含量控制在0.0120-0.0160wt.%范围之间时,提高了V(C,N)在奥氏体中的析 出温度W及析出驱动力,析出的粒子主要为V(C,脚颗粒。粒子析出数量越多,颗粒尺寸和 间距就会越小,分布形式也发生了变化。较多的细小析出颗粒弥散地分布在基体内部和晶 界,该种细小的析出粒子相对奥氏体晶界产生"钉扎"作用,阻止了奥氏体晶粒的长大。由 于V(C,脚在奥氏体中具有较高的溶解度,在冷却过程中析出,通过析出沉淀强化来提高钢 的强度水平,尤其是大幅度地提升钢的抗拉强度水平。
[0064] 更进一步地,上述微观组织还具有析出物A1N、VN和VC的至少其中之一。
[006引更进一步地,本发明所述的撑断连杆用高碳非调质钢的抗拉强度为900-1050MPa, 延伸率10-20 %,断面收缩率为20-30 %,冲击功《16J。
[0066] 相应地,本发明还提供了上述撑断连杆用高碳非调质钢的制造方法,该制造方法 包括如下步骤:
[0067] (1)电炉初炼;
[0068] (2)钢包精炼+真空脱气;
[0069] (3)模铸或连铸;
[0070] (4)钢椿轴制。
[0071] 在电炉初炼步骤中,炉料可W采用P和S含量低的废钢、切头W及优质生铁,合金 材料则可W采用铭铁、低磯铺铁、钢铁等,还原剂可W使用娃铁粉、碳粉、侣粉等。
[0072] 在钢包精炼+真空脱气步骤中,在钢包精炼炉内进行钢液精炼,去除钢中有害气 体和夹杂物,钢包入座、测温、分析后,根据实际情况来调整钢包内的压力。
[0073] 进一步地,在本发明所述的撑断连杆用高碳非调质钢的制造方法中,在上述钢椿 轴制步骤中,在轴制前先在步进式加热炉中进行加热,其中预热段温度低于80(TC,第一加 热段温度为960-1060°C,第二加热段温度为1150-1200°C,均热段温度为1150-1200°C。
[0074]在上述加工步骤中,将预热段温度控制得低于800°C,然后在第一加热段控制加热 温度为960-1060°C,保温后进入第二加热段,接着将此段的加热温度设定为1150-1200°C, 保温后进入均热段,均热段温度控制为1150-1200°C,保温后出炉轴制。
[00巧]更进一步地,在本发明所述的撑断连杆用高碳非调质钢的制造方法中,完成加热 后进行钢椿轴制,其中开轴温度为1050-1120°C,终轴温度850-950°C。
[0076] 在上述开轴温度和终轴温度下,有利于N从丫固溶体中脱溶出来,并与钢中的V 结合成VN或V(C,脚。由于N在a-Fe中的溶解度小于在丫-Fe中的溶解度,且又由于受 到相变的激发而造成VN或V(C,脚析出量的二个峰值。一旦终轴温度过低,VN或V(C,脚 的峰值析出,会造成VN或V(C,N)分布不均匀,W及回复再结晶不充分而产生组织上的各向 异性,因此,终轴温度不能太低,需要将其控制为850-950°C。
[0077] 进一步地,在本发明所述的撑断连杆用高碳非调质钢的制造方法中,在上述钢包 精炼+真空脱气步骤中,控制吊包温度为1550-1570°C。
[0078] 进一步地,在本发明所述的撑断连杆用高碳非调质钢的制造方法中,上述电炉初 炼步骤中,控制出钢温度为1630-1650°C。
[0079] 由此可见,本发明所述的撑断连杆用高碳非调质钢的制造方法的特点是低温诱 铸、高温加热、高温轴制和高温终轴,通过该工艺可W获得微观组织为珠光体+铁素体的撑 断连杆用高碳非调质钢的,其中,铁素体的相比例可W控制为《5.0%。
[0080] 另外,本发明钢所述的撑断连杆用高碳非调质钢的制造方法采用控制低温诱铸、 高温加热、高温轴制和高温终轴等工艺方法,控制了第二相粒子VN、VC、V(C,脚的析出时机 和析出数量,从而细化了奥氏体晶粒,使得奥氏体晶粒度达到7. 5-8. 0级。
[0081] 为此,本发明的技术方案通过控制钢材料中的微观组织和奥氏体晶粒度,使得钢 材料中的微观组织和成分更为均匀,从而提高撑断连杆用高碳非调质钢的撑断性能。
[0082] 本发明所述的撑断连杆用高碳非调质钢具有较高的强度和较好的延伸率其抗拉 强度Rm;900-1050MPa,延伸率A; 10-20 %。
[0083] 本发明所述的撑断连杆用高碳非调质钢具有良好的初性和裂解性,其冲击功抓2;
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