一种弹簧钢材料、单片钢板弹簧及其制造方法与流程

本发明属于汽车用材料领域，具体涉及一种弹簧钢材料、单片钢板弹簧及其制造方法。

背景技术：

1、单片钢板弹簧，是一根简单的承受集中载荷的梁，理论上相对其它少片簧和多片簧主要有质量较轻、无片间摩擦等优点。随着商用车设计技术朝着轻量化的发展，单片钢板弹簧必然成为钢板弹簧的发展趋势，同时单片钢板弹簧的应用也对弹簧钢材料及制造工艺提出了更高的要求。

2、目前，单片钢板弹簧采用的弹簧钢材料主要为52crmov4，该材料含有v、mo等合金元素，其使用状态晶粒细小，强韧性较好，同时淬透性好，可用于制造厚度低于40mm的单片钢板弹簧。但对于厚度为38mm～45mm的单片钢板弹簧，52crmov4材料的淬透性不能完全满足需要。

3、此外，由于单片钢板弹簧的设计满载静应力较常规钢板弹簧的设计满载静应力要高30％～40％，因此要求弹簧钢材料具有较高的强度和韧性，一般要求抗拉强度rm≥1750mpa，屈服强度rp0.2≥1550mpa，断后伸长率a≥9％，断面收缩率z≥30％，而52crmov4材料的抗拉强度rm为1450～1600mpa，屈服强度rp0.2为1300～1450mpa，不能满足单片钢板弹簧的设计满载静应力要求。

技术实现思路

1、针对52crmov4材料无法满足厚度为38mm～45mm的单片钢板弹簧簧片淬透性和力学性能要求的问题，本发明提供一种高淬透性、高强韧性弹簧钢材料，该材料可保证45mm厚单片钢板弹簧簧片完全淬透，且强韧性高、经济性好，可保证大截面单片钢板弹簧簧片的使用性能。

2、本发明提供的技术方案具体如下：

3、第一方面，本发明提供一种弹簧钢材料，按重量百分比计，该弹簧钢材料包括：c:0.48％～0.56％、si：1.00％～1.20％、mn：0.70％～1.00％、cr：0.80％～1.00％、v：0.15％～0.25％、mo：0.05％～0.07％、nb：0.02％～0.04％、cu：0.00％～0.50％、p：≤0.025％、s：≤0.025％、ti：0.020％～0.025％、als：0.010％～0.040％、n：0.0020％～0.0080％，其余为fe及不可避免的杂质。

4、在本发明提供的一些具体实施方式中，上述弹簧钢材料用于制造厚度≤45mm的单片钢板弹簧簧片。

5、在本发明提供的一些具体实施方式中，上述弹簧钢材料用于制造厚度为38mm～45mm的单片钢板弹簧簧片。

6、在本发明提供的一些具体实施方式中，上述弹簧钢材料用于制造厚度为40mm～45mm的单片钢板弹簧簧片。

7、第二方面，本发明提供一种单片钢板弹簧簧片的制造方法，其采用以上弹簧钢材料，主要工艺流程如下：下料→钻盲孔→轧制→淬火→回火→喷丸→喷漆→装配。

8、本发明提供的一些实施方式中，轧制加热温度为900～1000℃，轧制后簧片温度为700～800℃，在保温罩内缓冷至簧片温度≤200℃后出罩淬火。

9、本发明提供的一些实施方式中，所述淬火包括：将簧片加热至820～880℃后入油油淬。

10、本发明提供的一些实施方式中，淬火的过程中，簧片随淬火夹具摇摆，摇摆频率20～25次/分钟，摇摆时间为120～150秒。

11、本发明提供的一些实施方式中，将淬火后的簧片回火至400～450℃。

12、第三方面，本发明提供一种通过上述单片钢板弹簧簧片的制造方法制备而成的单片钢板弹簧簧片。

13、本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果之一：

14、1、本发明提供的弹簧钢材料具有高淬透性和高强韧性，可保证45mm及以下厚度的单片钢板弹簧簧片可被完全淬透，保证了单片钢板弹簧簧片的热处理质量。

15、2、本发明提升了单片钢板弹簧簧片的强度，制造的单片钢板弹簧簧片抗拉强度rm为1700～1850mpa，屈服强度rp0.2为1550～1650mpa；断后伸长率a≥9％，断面收缩率z≥30％。

16、3、本发明显著提升了单片钢板弹簧簧片的疲劳性能，制造的单片钢板弹簧簧片疲劳寿命(加载应力800±500mpa)≥20万次。

技术特征：

1.一种弹簧钢材料，其特征在于：按重量百分比计，该弹簧钢材料包括：c：0.48％～0.56％、si：1.00％～1.20％、mn：0.70％～1.00％、cr：0.80％～1.00％、v：0.15％～0.25％、mo：0.05％～0.07％、nb：0.02％～0.04％、cu：0.00％～0.50％、p：≤0.025％、s：≤0.025％、ti：0.020％～0.025％、als：0.010％～0.040％、n：0.0020％～0.0080％，其余为fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的弹簧钢材料，其特征在于：用于制造厚度≤45mm的单片钢板弹簧簧片。

3.根据权利要求1所述的弹簧钢材料，其特征在于：用于制造厚度为38mm～45mm的单片钢板弹簧簧片。

4.根据权利要求1所述的弹簧钢材料，其特征在于：用于制造厚度为40mm～45mm的单片钢板弹簧簧片。

5.一种单片钢板弹簧簧片的制造方法，其采用权利要求1所述的弹簧钢材料，主要工艺流程如下：下料→钻盲孔→轧制→淬火→回火→喷丸→喷漆→装配。

6.根据权利要求5所述的单片钢板弹簧簧片的制造方法，其特征在于：轧制加热温度为900～1000℃，在保温罩内缓冷至簧片温度≤200℃后出罩淬火。

7.根据权利要求5所述的单片钢板弹簧簧片的制造方法，其特征在于：所述淬火包括：将簧片加热至820～880℃后入油油淬。

8.根据权利要求5或7所述的单片钢板弹簧簧片的制造方法，其特征在于：淬火的过程中，簧片随淬火夹具摇摆，摇摆频率20～25次/分钟，摇摆时间为120～150秒。

9.根据权利要求5所述的单片钢板弹簧簧片的制造方法，其特征在于：所述回火包括：将淬火后的簧片回火至400～450℃。

10.一种单片钢板弹簧簧片，其特征在于，通过权利要求5～9任一项所述的单片钢板弹簧簧片的制造方法制备而成。

技术总结
本发明公开了一种弹簧钢材料、单片钢板弹簧及其制造方法，按重量百分比计，该弹簧钢材料包括：C:0.48％～0.56％、Si：1.00％～1.20％、Mn：0.70％～1.00％、Cr：0.80％～1.00％、V：0.15％～0.25％、Mo：0.05％～0.07％、Nb：0.02％～0.04％、Cu：0.00％～0.50％、P：≤0.025％、S：≤0.025％、Ti：0.020％～0.025％、Als：0.010％～0.040％、N：0.0020％～0.0080％，其余为Fe及不可避免的杂质，该材料可保证45mm厚单片钢板弹簧簧片完全淬透。本发明采用弹簧钢材料制造单片钢板弹簧簧片的主要工艺流程如下：下料→钻盲孔→轧制→淬火→回火→喷丸→喷漆→装配，制造出的单片钢板弹簧簧片抗拉强度Rm为1700～1850MPa，屈服强度Rp0.2为1550～1650MPa；断后伸长率A≥9％，断面收缩率Z≥30％，且疲劳寿命(加载应力800±500MPa)≥20万次。

技术研发人员：瞿海锦,蒋路军,石朝阳,李和明,张宇
受保护的技术使用者：东风商用车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13