本发明属于合金钢
技术领域：
，具体地，本发明涉及一种中型卡车前桥用钢及其生产方法。
背景技术：
：汽车车桥是汽车安全件，其作用是支撑车辆重量、转向机件和悬吊支架。前桥形状复杂，承受冲击载荷，尤其是汽车下坡急刹车时，前轴将受汽车负荷的2/3，其强度、刚度及疲劳寿命等指标直接影响到汽车传动系统的稳定性和整车的安全性。其连接悬架与车架时，传递车轮、车架之间的各种负荷，包括垂直力、纵向力和侧向力，以及它们之间产生的扭矩，承受的载荷多为交变载荷。其质量不仅关系到汽车整车的使用性能，且关系到整车的安全性。另外，为了使钢材具有良好的加工性能，减少热处理后的材料的变形，车桥用钢还需要有均匀、稳定的淬透性。目前，国内中型卡车使用的汽车前桥基本为45碳素钢和40cr合金钢，钢材质量难以满足汽车前桥疲劳寿命满足80万次的标准要求。技术实现要素：本发明的目的在于，提出了一种高疲劳寿命中型卡车前桥用钢及其生产方法，对钢中的mo、ni、cu等元素的含量精确控制，细化钢材晶粒，提高钢材的冲击韧性，有利于提高汽车前桥的疲劳寿命。为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种中型卡车前桥用钢，其化学成分组成按重量百分比为：c：0.39～0.43％，si：0.20～0.37％，mn：0.65～0.80％，cr：0.95～1.10％，mo：0.01～0.05％，ni：0.02～0.03％，cu：0.02～0.05％，p：≤0.020％，s：0.010～0.025％，alt：0.010～0.040％,使钢中mo、ni、cu的含量满足0.013c+0.033mn+0.034cr≤mo+ni+cu≤0.018c+0.026mn+0.065cr，其余为fe和其它不可避免的杂质。本发明限定0.013c+0.033mn+0.034cr≤mo+ni+cu≤0.018c+0.026mn+0.065cr，其作用是为了把钢中的mo、ni、cu元素的含量控制在与钢中的c、mn、cr等元素相对稳定的比例，结合合理的钢材制造工艺，可以细化晶粒，提高钢材的冲击韧性，有利于提高汽车前桥的疲劳寿命。向钢中加入一定量的铜元素可以提高钢的强度，改善钢的室温冲击韧性，同时也提高钢的疲劳强度；另外钢中的铜可以改善钢液的流动性，对铸造有利。本发明所述的中型卡车前桥用钢要求钢中氧含量控制≤15ppm，氮含量≤60ppm；夹杂物钢中a类夹杂物≤1.5级，b类夹杂物≤1.0级，c类夹杂物≤0.5级，d类夹杂物≤0.5级，ds类≤0.5级。一种高疲劳寿命中型卡车前桥用钢的生产方法，包括以下步骤：1)使用电炉冶炼，废钢+铁水为原料，入炉铁水比例≥65％，适量的铜随废钢一起加入，控制电炉终点碳≥0.10％，终点磷≤0.010％，电炉出钢过程中向钢中加入适量的纯铝锭脱氧，控制精炼到位后钢中的alt含量0.040～0.060％；使用石灰和精炼预熔渣造精炼渣，控制精炼渣中al2o3含量25～32％，炉渣碱度r控制在5～7范围内，精炼过程使用碳化硅和增碳剂进行扩散脱氧，精炼终渣中∑fe含量≤0.5％，钢水在lf的精炼时间≥45min；vd炉进行真空脱气，入炉前控制炉渣厚度90～120mm，钢水在67pa以下保持时间≥15min，破空后钢水软吹时间控制在15～25min；vd出钢前控制钢中的alt含量控制在0.015～0.035％范围内；2)连铸过程采用全程保护浇注工艺，控制连铸过程钢水增氮量≤3ppm；3)采用大圆坯连铸机浇注，铸坯断面钢水过热度控制20～35℃，比水量0.10～0.13l/kg，结晶器电磁搅拌电流≤150a，末端电磁搅拌电流≥200a；4)铸坯采用冷装加热工艺，加热总时间控制在7.5～9.0小时，其中均热段时间≥1.5h，均热段温度控制在1200～1240℃。采用粗轧开坯，精轧成型的方式轧制，开轧温度控制在1120～1180℃，控制粗轧单道次的压下量≥50mm，轧制规格与现有技术先比，本发明的优点在于：(1)稳定控制mo、ni、cu与c、mn、cr合金元素的比例，常温冲击性能稳定的控制在60j以上。(2)向钢中加入微量的cu，改善含硫钢的浇注性能。(3)良好的炼钢洁净度控制，连铸过程全保护浇注工艺，合理的电磁搅拌工艺和大压缩比轧制工艺，保证了圆钢的成分和组织均匀稳定，钢材性能优异，最终保证了成品车桥的疲劳寿命≥80万次。具体实施方式下面以具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。实施例1采用120吨电炉进行初炼，采用优质自循环废钢，兑加铁水84.9吨，占比69.19％，随废钢加入铜26kg，电炉冶炼55min，供电10min，终点碳0.12％，终点磷0.009％，出钢温度1638℃。电炉出钢115吨，出钢过程中加入石灰500kg，精炼预熔渣400kg，按照成分下线配入合金。钢水达到精炼工位后，送电过程共加入470kg石灰和290kg精炼预熔渣，使用电石、增碳剂和碳化硅进行扩散脱氧，使用碳化硅50kg，扩散脱氧完成后按照目标成分配入合金，钢水精炼周期65min。钢水进入vd工位前进行扒渣，扒除1/3渣量，真空处理25min，67pa以下保持15min，钢水破空后取样，软吹22min后测温1532℃。本实施例中汽车前桥用钢的化学成分组成见表1。表1成品样分析结果/％csimncrpsmoniticualt0.410.250.681.000.0120.0160.0150.0320.0100.0220.024将钢水吊运至连铸工位进行浇铸，浇铸φ500mm断面，中间包钢水温度1516-1518℃，拉速0.34m/min，结晶器电磁搅拌电流为150a，频率为1.2hz，末端电磁搅拌电流为200a，频率为6.0hz，铸坯定尺6m，下线后铸坯入坑缓冷48小时。铸坯出坑后，转运至轧钢车间进行加热、轧制，铸坯加热7.1～7.5小时，均热段温度为1200～1240℃，均热段时间1小时40分钟。轧制规格为φ130mm，铸坯开轧温度为1120～1175℃，终轧温度为983～998℃轧材在线取样进行性能检验，轧制完毕后，轧材线进入缓冷坑缓冷48h，出坑温度为135℃。表3给出了钢材的气体含量检验结果，表4给出了钢材的低倍检验结果，表5给出了钢材的非金属夹杂物检验结果，表6给出了钢材的淬透性检验结果，表7给出了钢材非金属夹杂物检验结果，表8给出了钢材的其他性能检验结果。检验结果表明钢材的气体含量低、低倍组织致密和非金属夹杂物控制良好，满足用户及标准要求。表3气体检验结果/ppmon1256表4钢材低倍检验结果/级一般疏松中心疏松锭型偏析一般点状偏析边缘点状偏析皮下气泡0.51.00000表5钢材力学性能检验结果表6钢材淬透性检验结果/hrcj9j1546.538.4表7钢材非金属夹杂物检验结果表8钢材其它性能检验结果硬度带状晶粒度2262.08钢材发往用户使用后，经过加热、锻造、调制处理后取样分析，工件表面组织达到gb/t13320-2007的2级要求，内部组织达到gb/t13320-2007中的4级要求，同批次工件进行疲劳试验寿命＞100万次。实施例2使用120吨电炉进行冶炼，加入废钢40.7吨，随废钢加入铜25kg，兑入铁水79.7吨，铁水比66.42％，电炉冶炼65min，送电13min，终点碳0.12％，终点磷0.009％，出钢温度1641℃，电炉出钢量117.5吨。出钢过程中随钢流加入石灰900kg，精炼预熔渣250kg，按照成分下限配入合金。钢水达到精炼工位后，送电，根据炉渣流动性，补充石灰200kg，精炼预熔渣450kg，使用增碳剂、碳化硅进行扩散脱氧，使用碳化硅55kg，扩散脱氧完成后，按照成分中线配入合金，总精炼周期55min。钢水精炼完成后进行真空脱气，真空处理22min，真空度≤67pa保持时间14min，破空后，取样分析钢水成分，钢水软吹30min后，测温1535℃，将钢水吊运至连铸进行浇注。表9给出了vd炉取样的常规化学成分的检验结果。表9化学成分检验结果csimncrpsmoniticualt0.400.240.691.010.0120.0150.0160.020.0640.0220.021将钢水吊运至连铸工序进行浇铸，浇铸断面φ500mm，中间包钢水温度控制在1498-1504℃，拉速0.25m/min，结晶器电磁搅拌电流为100a，频率为1.5hz，末端电磁搅拌电流为225a，频率为7.0hz。铸坯定尺5.72m，铸坯下线后入坑缓冷48小时。铸坯缓冷完毕后转运至轧钢车间加热13.6～14小时，铸坯均热温度为1220～1250℃，铸坯均热时间为3.5～4小时。加热完成后开始轧制，轧制规格为φ140mm，开轧温度为1132～1165℃，终轧温度为985～1010℃，钢材在线取样进行性能检验，轧制完毕后，轧材进入缓冷坑缓冷52小时后，测得轧材表面温度156℃，将轧材吊出精整处理。表10给出了钢材的气体含量检验结果，表11给出了钢材的低倍检验结果，表12给出了钢材的非金属夹杂物检验结果，表13给出了钢材的淬透性检验结果，表14给出了钢材非金属夹杂物检验结果，表15给出了钢材的其他性能检验结果。检验结果表明钢材的气体含量低、低倍组织致密和非金属夹杂物控制良好，满足用户及标准要求。表10气体检验结果/ppmon11.466.4表11钢材低倍检验结果表12钢材力学性能检验结果表13钢材淬透性检验结果j9j1546.634.4表14钢材非金属夹杂物检验结果表15钢材其它性能检验结果硬度带状晶粒度2291.08钢材发往用户使用后，经过加热、锻造、调制处理后取样分析，工件表面组织达到gb/t13320-2007的2级要求，内部组织达到gb/t13320-2007中的4级要求，同批次工件进行疲劳试验寿命＞100万次。本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页12