[发明专利]一种高应力、高塑性、高淬透性的大截面弹簧用钢

说明书

(一)技术领域：

本发明属于合金钢的技术领域，是一种高应力、高塑性、高淬透性的大截面弹簧用钢。

(二)背景技术：

目前，汽车自身减重要求汽车弹簧的重量减少。采用高强度，高韧性弹簧钢；加工成变截面弹簧扁钢；用一至三片变截面弹簧扁钢构成弹簧总程；取代多片平面弹簧扁钢总程是当前汽车工艺技术发展的方向。火车运行的速度在不断提高，目前的时速已达250～500公里；为了确保高速运行的安全，火车的转向架，缓冲器用弹簧钢，要求强度达到1800～2300Mpa，面缩率达到45～55％以上；当前，按弹簧钢的强度划分，强度在1000～1300Mpa的钢种有55Si2MnB，60Si2Mn，55CrMn，60CrMn，50CrV，60CrMnB；强度在1300～1500Mpa的钢种有55SiMnVB，30W4Cr2V，60CrMnMo；强度在1800～2000Mpa的钢种有60Si2Cr，60Si2CrV，但是这两个高强度弹簧钢的延伸率只有6％，面缩率只有20％。不具备高塑韧性的特点。专利ZL98113532.3提出的38SiMnVB轿车悬挂簧用高强度，高塑性弹簧钢强度在1800～2033Mpa，面缩率有44～54％。这个钢应用于厚度小于12mm的变截面弹簧钢板，直径小于20mm的圆簧，得到了满意的效果：例如轿车用7mm乘80mm的变截面扁簧，台架疲劳寿命考核，采用930Mpa高应力，台架疲劳寿命均超过25万次。8～14mm直径的圆簧用于轿车悬挂簧，采用1030Mpa高应力，台架疲劳寿命超过40万次。但是，中型和大型客车，中重型工程用汽车所用的变截面扁簧的截面规格大；火车，地铁用的圆簧的截面规格大。38SiMnVB的试用效果不好。例如，7吨卡车的变截面扁簧的尺寸为24mm乘100mm，采用900Mpa高应力进行台架疲劳寿命考核，台架疲劳寿命为8～10万次。达不到15万次的要求。对28mm乘90mm和38mm乘81mm的变截面扁簧，台架疲劳寿命更低，甚至在台架疲劳正式试验前对变截面扁簧施加预应力时，多次出现脆性断裂。火车缓冲器用的32mm圆簧，在1000Mpa高剪切应力下，疲劳寿命为16万次，达不到80万次的要求。

(三)发明内容：

本发明的目的就是要解决现有技术钢种制造中重型工程车辆减振弹簧、火车用转向架、缓冲器弹簧使用寿命短，性能不可靠，特别是不能满足火车提速要求的问题，提供一种高应力、高塑性、高淬透性的大截面弹簧用钢。

本发明钢的化学成分为(重量百分比)：C 0.37～0.43，Si 0.80～1.40，Mn 1.30～2.20，V 0.08～0.14，Ti 0.04～0.12，B 0.0015～0.004，Cr≤1.00，N＜0.008，S＜0.015，O＜20ppm，余量为Fe及不可避免的杂质，其中(Mn+Cr+Mo+W+0.2Ni)合金总量控制在1.60～2.60，B为用5N(当量)硫磷酸溶样分析的硼含量。

本发明中当Mn＝1.30～1.60时，Cr取0.14～1.00，钢的其它组分(重量百分比)：C 0.37～0.43，Si 0.80～1.40，V 0.08～0.14，Ti 0.04～0.12，B 0.0015～0.004，N＜0.008，S＜0.015，O＜20ppm。

本发明中当Mn＝1.60～2.20时，Cr不再是添加元素，钢的其它组分(重量百分比)：C 0.37～0.43，Si 0.80～1.40，V 0.08～0.14，Ti 0.04～0.12，B 0.0015～0.004，N＜0.008，S＜0.015，O＜20ppm。

本发明提出的高强度、高韧性弹簧钢能使大截面弹簧扁钢的台架疲劳寿命在930Mpa的高应力下达到25万次，大截面圆簧在1000Mpa高剪切应力下，疲劳寿命达到80万次的要求。本发明特别适用于制造24-60mm厚的扁簧，直径25-100mm的圆簧。

本发明相对现有技术具有如下进步：

1.本发明钢的淬透性高，淬火时能将大截面弹簧钢淬透，保障大截面弹簧扁钢和圆钢具有高强度，高塑性，高疲劳寿命。