工程机械及卡车传动系统用非调质钢及制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及轧钢技术领域，尤其涉及一种工程机械及卡车传动系统用非调质钢及 制造方法。
【背景技术】
[0002] 基于对强度和耐磨性等参数的要求，目前大型工程机械和卡车的传动系统大部分 零部件均使用钢铁材料。随着现代工程机械产品功率越来越大，机械结构的自身重量也增 加。而重量的增加则导致机械结构工作的灵活性受到影响，为了有效的降低机械结构的自 身重量，需要使用高强度且轻量化的新材料。采用高强度且轻量化的材料可以提高零部件 整体运行性能，减少动力损耗，相应提高输出动力比，使机械运行的效率提高。
[0003] 非调质钢是一种通过采用微合金化技术与控轧锻控冷工艺相结合，省去了调质处 理工序来制造生产的节能环保型材料。目前非调质钢已经广泛应用于乘用车领域，但由于 成本等因素的制约，其在工程机械及卡车上的应用尚未普及。尤其在国内受冶金质量和制 造水平的限制，目前尚没有适用于工程机械及卡车传动系统的非调质钢。
[0004] 因此，如何提供适用于工程机械及卡车传动系统的非调质钢就成为亟待解决的问 题。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术没有适用于工程机械及卡车传动系统的非调质钢的问题，本发明 提供了一种工程机械及卡车传动系统用非调质钢一种工程机械及卡车传动系统的非调质 钢，所述非调质钢的碳含量在0.38-0. 44% (重量），娃含量在0.2-0. 4% (重量），猛含量 在L 4-1. 6 % (重量），硫含量在0· 045-0. 075 % (重量），铬含量在0· 2-0. 6 %，钒含量在 0.01-0.08% (重量），铌含量在0.01-0. 03% (重量），钛含量在0.01-0. 03% (重量），
[0006] 所述非调质钢的钼含量大于0. 2% (重量），磷含量大于0. 03% (重量），铜含量 大于0.3% (重量），镍含量大于0.2% (重量）。
[0007] 所述非调质钢的金相组织为铁素体加珠光体组织。
[0008] 所述非调质钢的抗拉强度为800-950MPa。
[0009] 所述非调质钢的0. 2%规定非比例延伸强度为500MPa以上。
[0010] 本发明还提供了一种制造所述的工程机械及卡车传动系统的非调质钢的方 法，包括：主化学成分添加钒、铌、钛后，采用开锻温度1090-118(TC进行锻造，终锻温度 930-1050 °C进行冷却。
[0011] 所述开锻温度为IKKTC。
[0012] 所述终锻温度为950 °C。
[0013] 本发明的工程机械及卡车传动系统用非调质钢及制造方法可以获得性能上超过 Cr调质钢的非调质钢。并且本发明的非调质钢不仅强度达到了调质钢的水平，而且其疲劳 强度远远超过调质钢，可以有效的提高工程机械及卡车传动系统的安全性和可靠性，可以 创造很好的经济效益。
【附图说明】
[0014] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0015] 图1是本发明的一个实施例的疲劳试验用非调制钢试样的金相图；
[0016] 图2是本发明的一个实施例的非调质钢半轴样品照片；
[0017] 图3是本发明的一个实施例的非调质钢制半轴样品1#的损坏照片；
[0018] 图4A为本发明工程机械及卡车传动系统的非调质钢在20°C/S的冷速条件下的奥 氏体连续冷却转变组织金相图；
[0019] 图4B为本发明工程机械及卡车传动系统的非调质钢在8°C /S的冷速条件下的奥 氏体连续冷却转变组织金相图；
[0020] 图4C为本发明工程机械及卡车传动系统的非调质钢在4°C /S的冷速条件下的奥 氏体连续冷却转变组织金相图；
[0021] 图4D为本发明工程机械及卡车传动系统的非调质钢在2°C /S的冷速条件下的奥 氏体连续冷却转变组织金相图；
[0022] 图4E为本发明工程机械及卡车传动系统的非调质钢在I. 5°C /S的冷速条件下的 奥氏体连续冷却转变组织金相图；
[0023] 图4F为本发明工程机械及卡车传动系统的非调质钢在1°C /S的冷速条件下的奥 氏体连续冷却转变组织金相图；
[0024] 图4G为本发明工程机械及卡车传动系统的非调质钢在0. 5°C /S的冷速条件下的 奥氏体连续冷却转变组织金相图；
[0025] 图4H为本发明工程机械及卡车传动系统的非调质钢在0. 15°C/S的冷速条件下的 奥氏体连续冷却转变组织金相图；
[0026] 图41为本发明工程机械及卡车传动系统的非调质钢在0. 05°C /S的冷速条件下的 奥氏体连续冷却转变组织金相图。
【具体实施方式】
[0027] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附 图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明 一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有 作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028] 本发明的一个实施例的一种工程机械及卡车传动系统的非调质钢可以包括：非调 质钢的碳含量在〇. 38-0. 44% (重量），硅含量在0. 2-0. 4% (重量），锰含量在1. 4-1. 6% (重量），硫含量在〇· 045-0. 075 % (重量），铬含量在0· 2-0. 6 %，钒含量在0· 01-0. 08 % (重量），铌含量在0.01-0. 03% (重量），钛含量在0.01-0. 03% (重量）。
[0029] 非调质钢的钼含量大于〇· 2% (重量），磷含量大于0· 03% (重量），铜含量大于 0· 3 % (重量），镍含量大于0· 2 % (重量）。
[0030] 具体的，碳是影响钢材性能的重要元素，钢材碳含量的不同，相应的钢材特性也就 不同。碳含量的提高可以有效的提高钢材的强度，但是碳含量过高则会降低钢材的冲击韧 性和疲劳性能。发明人通过实验和研宄，将碳含量设计成0.38-0. 44% (重量），可以使非 调质钢有效的满足工程机械及卡车传动系统的要求。
[0031] 根据工程机械及卡车传动系统所用调质钢的性能要求，发明人通过实验和结合多 年积累的生产经验，进一步确定了非调制钢的化学成分。由于铬（Cr)能够有效的提高钢材 的强度，并能够使钢材表面钝化，具有一定的抗氧化和抗腐蚀的能力。为保证非调质钢的力 学性能指标，本实施例将非调质钢的铬含量设计为0.2-0. 6% (重量）。锰（Mn)能改善基 体组织铁素体和珠光体的冲击韧性，削弱和消除硫的不良影响，具有固熔强化作用，其能够 提高钢材的屈服强度和抗拉强度。根据工程机械及卡车传动系统所用调质钢的需要，本实 施例的非调质钢的锰含量设计成1. 4-1. 6% (重量）。
[0032] 硫（S) -般被认为是影响钢材性能的有害元素，其会引起钢材产生"热脆"现象。 另外钢中的硫含量的增加也会引起硫化物夹杂增多，相应降低钢材的塑韧性。但是硫元素 能够改善钢材的易切削性，刚才中良好的硫化物分布可以使钢材在车加工过程中更好的进 行断肩，带走由于车加工所产生的热量，从而省去冷却水，更加的有利于节能环保，有利于 零件的制造。基于上述考虑，本实施例的非调质钢的硫含量设计成〇. 045-0. 075% (重量）， 以使非调质钢具备良好的切削性能。
[0033] 钒（V)是最常用且有效的微合金化强化元素，它能以V(C，N)在奥氏体晶界的铁素 体析出钉扎奥氏体晶界，从而细化钢材的组织和晶粒，进而提高钢材的综合力学性能。本实 施例的非调质钢添加了 0.01-0. 08% (重量）的钒来提高非调质钢的综合力学性能。
[0034] 在钢材中加入微量铌（Nb)合金，在钢材的加热过程中可以提高晶粒粗化温度，阻 止奥氏体晶粒长大。在热变形过程中，铌的碳化物能阻止再结晶后晶粒长大，使晶粒细化， 扩大奥氏体未再结晶区。从而使相变后铁素体晶粒细化。此外通过铁素体基体中的微细碳 化铌（NbC)的析出强化和铌造成的晶粒细化效果，相应起到强化的作用。钛（Ti)是缩小γ 相区元素和强化铁素体的元素，它和炭、氧、氮都有极大的亲和力，并能形成稳定的化合物， 钢材中加入微量的钛可以起到细化晶粒和防止钢锭出现裂纹缺陷的作用。本实施例的非调 质钢添加0.01-0. 03% (重量）的铌和0.01-0. 03% (重量）的钛来细化晶粒，提高非调质 钢的综合力学性能，使其满足工程机械及卡车传动系统的使用要求。
[0035] 表1是发明人在实验过程中选择的三组组分配比不同的实验材料的各元素的重 量百分比。
[0036] 表1三种实验材料的各元素重量百分比
[0037]
[0038] 表2是发明人针对上述三种实验材料与40Cr调质钢的力学性能对比。
[0039] 表2三种实验材料与40Cr调质钢的力学性能对比
[0040]
[0041] 由表2可以看出，本实施例的三种实验非调质钢材料的性能均超过了 40Cr调质钢 的性能。
[0042] 图1是本发明的一个实施例的疲劳试验用非调制钢试样的金相图，如图1所示， 本发明的疲劳试验用非调制钢从热轧态的棒材上截取旋转弯曲