一种重型汽车用高强度骑马螺栓及其制作方法与流程

1.本发明涉及一种重型汽车用高强度骑马螺栓及其制作方法，属于汽车制造领域。


背景技术：

2.骑马螺栓由于其固定物件的方式像人骑在马上一样而得名，其两头有螺纹可与螺帽结合，主要用于固定管状物如水管或片状物如汽车的板簧。其形状为u形，故又称为u型螺栓。高强度骑马螺栓主要应用于中、重型载货车，用来连接前轴与前悬架板簧或者后桥与后悬架板簧，起到稳定汽车底盘与车架的作用。近年来，随着汽车轻量化的要求逐渐增加，高强度少片钢板弹簧的使用量越来越大，对其疲劳寿命的要求也逐年增加，然而，骑马螺栓作为板簧与桥的连接件，直接与板簧表面接触，表面质量、强度等级、尺寸精度等的要求也越来越高。同时，汽车零部件制造厂的环保压力骤增，可取消调质处理的绿色环保型非调质钢的开发，瞬间便成为了研究的热点和难点。通常10.9或者11.9级骑马螺栓采用合金结构圆钢40cr进行调质处理生产，但是调质处理会使螺栓产生变形甚至开裂，尤其对于螺纹的位置，在淬火之前就已经加工完成，热处理之后其尺寸精度便会大大降低，并且调质处理还需要消耗大量的能源，这与越来越严格的环保要求、能源压力是相违背的。开发一种高尺寸精度、高强度级别的绿色环保型非调质钢骑马螺栓及其制作方法，全面替代40cr钢调质处理生产，势在必行。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种重型汽车用高强度骑马螺栓及其制作方法，提高骑马螺栓的加工效率和尺寸精度。
4.为解决这一技术问题，本发明提供了一种重型汽车用高强度骑马螺栓，其化学成分的质量百分比为：c：0.36-0.46％、si：0.25-0.45％、mn：1.40-1.70％、p：0.005-0.020％、s：0.001-0.010％、cr：0.15-0.30％、v：0.04-0.08％、nb：0.020-0.040％、al：0.015-0.035％、ni：0.005-0.10％、cu：0.005-0.10％、mo：0.005-0.05％、o：0.0005-0.0015％、n：0.008-0.016％、h：0.00005-0.0002％，余量为fe及不可避免的杂质；制作方法步骤如下：
5.步骤s1，将铁水冶炼浇注成满足所述化学成分含量的连铸方坯：高炉铁水
→
kr脱硫处理
→
转炉吹炼
→
lf炉精炼
→
rh真空处理
→
浇注连铸方坯；
6.步骤s2，将连铸方坯轧制成非调质钢圆钢：连铸方坯
→
加热炉加热
→
高压水除鳞
→
轧制
→
冷床冷却
→
切分定尺
→
圆钢；
7.步骤s3，圆钢精整处理：矫直
→
倒棱
→
漏磁+超声波探伤
→
缺陷处理
→
合格圆钢，将质量不合格圆钢通过缺陷处理或者报废，形成合格圆钢；
8.步骤s4，将热轧圆钢冷加工制作骑马螺栓：圆钢
→
抛丸
→
冷拉
→
校直
→
断料
→
倒角
→
滚丝
→
(拍扁)
→
压型
→
涂覆
→
包装
→
骑马螺栓。
9.进一步地，所述骑马螺栓的化学成分的质量百分比为：c：0.41％、si：0.36％、mn：1.58％、p：0.010％、s：0.006％、cr：0.19％、v：0.062％、nb：0.031％、al：0.025％、ni：
0.017％、cu：0.013％、mo：0.017％、o：0.0008％、n：0.0131％、h：0.00011％，余量为fe及不可避免的杂质。
10.进一步地，所述骑马螺栓的化学成分的质量百分比为：c：0.40％、si：0.38％、mn：1.61％、p：0.009％、s：0.003％、cr：0.18％、v：0.059％、nb：0.035％、al：0.026％、ni：0.021％、cu：0.012％、mo：0.019％、o：0.0010％、n：0.0122％、h：0.00008％，余量为fe及不可避免的杂质。
11.进一步地，所述步骤s1中，(1)铁水经过kr脱硫处理之后，s含量≤0.010％，温度≥1300℃；(2)转炉吹炼之后，钢水c含量≥0.10％，钢水温度≥1600℃；(3)rh真空处理之后，n含量0.008-0.014％，h≤0.00015％；(4)浇注连铸方坯时，连铸坯断面为250mm
×
250mm，过热度≤30℃，二冷比水量为0.15-0.25l/kg，结晶器电磁搅拌参数为：电流200-350a，频率2-4hz，末端电磁搅拌参数为：电流300-400a，频率5-7hz，连铸轻压下总量为8-15mm，压下区间为2-7#辊；优选为3-6#辊。
12.进一步地，所述步骤s2中，(1)热轧圆钢的直径为φ15-φ35mm，优选为φ18-φ30mm；(2)连铸方坯在加热炉加热时，高温段温度1160-1220℃，时间≥150min；(3)在冷床冷却时，保温罩全盖；(4)圆钢金相组织为铁素体和珠光体，不允许出现贝氏体和马氏体。
13.进一步地，所述步骤s3中，漏磁探伤的标准为表面厚度≤0.20mm，超声波探伤的标准为≤4级。
14.进一步地，所述步骤s4中，进行冷拉时，拉拔量即直径减小值为1-4mm；优选拉拔量为1.2-3.5mm。
15.有益效果：本发明制作的非调质钢骑马螺栓，取消了传统40cr钢的调质处理，能耗大大降低、加工效率和尺寸精度显著提高，强度等级更是达到11.9级，同时生产成本较40cr钢调质降低10％，经济和社会效益显著。
具体实施方式
16.下面通过具体实施例对本发明作进一步详细说明。
17.在以下的实施方式中，很多细节的描述是为了使得本技术能被更好的理解；本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他材料、方法所替代。
18.本发明成分的质量百分比范围为c：0.36-0.46％、si：0.25-0.45％、mn：1.40-1.70％、p：0.005-0.020％、s：0.001-0.010％、cr：0.15-0.30％、v：0.04-0.08％、nb：0.020-0.040％、al：0.015-0.035％、ni：0.005-0.10％、cu：0.005-0.10％、mo：0.005-0.05％、o：0.0005-0.0015％、n：0.008-0.016％、h：0.00005-0.0002％，余量为fe及不可避免的杂质。
19.本发明骑马螺栓的制作方法包括如下步骤：
20.步骤s1：浇注连铸方坯，通过5个工序：按照所述化学成分配比炼制高炉铁水
→
kr脱硫处理
→
转炉吹炼
→
lf炉精炼
→
rh真空处理
→
浇注连铸方坯，将铁水转变成化学成分合格的连铸方坯。
21.步骤s2：热轧圆钢，通过5个工序：连铸方坯
→
加热炉加热
→
高压水除鳞
→
轧制
→
冷床冷却
→
切分定尺
→
圆钢，将连铸方坯轧制成为尺寸合格的非调质钢圆钢。
22.步骤s3：圆钢精整处理，通过4个工序：矫直
→
倒棱
→
漏磁+超声波探伤
→
缺陷处理
→
合格圆钢，将质量不合格圆钢通过缺陷处理或者报废，形成合格圆钢。
23.步骤s4：制作骑马螺栓，通过10个工序：圆钢
→
抛丸
→
冷拉
→
校直
→
断料
→
倒角
→
滚丝
→
(拍扁)
→
压型
→
涂覆
→
包装
→
骑马螺栓，将热轧圆钢冷加工成为质量合格的骑马螺栓。
24.实施例1-6：
25.各实施例制备方法工艺参数(如表1-表4)
26.对于浇注连铸方坯的步骤s1：
27.(1)铁水经过kr脱硫处理之后，s含量≤0.010％，温度≥1300℃；
28.(2)转炉吹炼之后，钢水c含量≥0.10％，钢水温度≥1600℃；
29.(3)rh真空处理之后，n含量0.008-0.014％，h≤0.00015％；
30.表1 各实施例在kr脱硫处理、转炉吹炼和rh真空处理工序的参数
[0031][0032]
(4)浇注连铸方坯时，连铸坯断面为250mm
×
250mm，过热度≤30℃，二冷比水量为0.15-0.25l/kg，结晶器电磁搅拌参数为：电流200-350a，频率2-4hz，末端电磁搅拌参数为：电流300-400a，频率5-7hz，连铸轻压下总量为8-15mm，压下区间为2-7#辊，优选为3-6#辊；
[0033]
表2 各实施例在浇注连铸方坯工序的参数
[0034][0035]
对于热轧圆钢的步骤s2：
[0036]
(1)热轧圆钢的直径为φ15-φ35mm，优选为φ18-φ30mm；
[0037]
(2)连铸方坯在加热炉加热时，高温段温度1160-1220℃，时间≥150min；
[0038]
(3)在冷床冷却时，保温罩全盖。
[0039]
(4)圆钢金相组织为铁素体和珠光体，不允许出现贝氏体和马氏体；
[0040]
表3 各实施例在热轧圆钢步骤的参数
40.0260.0210.0120.0190.00100.01220.00008 50.0220.0190.0160.0180.00090.01270.00010 60.0200.0210.0140.0220.00100.01320.00010 [0052]
实验例：将实施例1-6制作的非调质钢骑马螺栓与40cr调质钢骑马螺栓进行指标测试
[0053]
表6 相同规格非调质钢骑马螺栓与40cr调质钢的性能对比
[0054][0055]
注：40cr调质钢骑马螺栓为国内某汽车零部件厂生产，较非调质钢骑马螺栓，在滚丝之后增加了调质处理工序，并且不进行冷拉工序。
[0056]
通过表6可以看出，不论是m20还是m24的非调质钢骑马螺栓，较相同规格40cr钢调质相比，疲劳寿命大大提高，这主要就在于螺纹位置采用冷加工，尺寸精度大大提高，同时不进行调质处理，骑马螺栓表面的脱碳大大减轻。
[0057]
本发明通过化学成分设计、圆钢表面质量和内部组织控制、合适的冷拉工艺控制，实现骑马螺栓的强度级别稳定的达到11.9级，并且表面质量好、尺寸精度高，解决目前40cr钢调质处理带来的骑马螺栓尺寸精度差、加工流程复杂、能耗高等技术难题。
[0058]
本发明上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本发明范围内或等同本发明的范围内的改变均被本发明包围。