[发明专利]一种非调质钢及其制造方法以及采用该非调质钢制造的曲轴

说明书

技术领域

本发明涉及一种冶金产品及其制造方法，尤其涉及一种非调质钢及其制造方法。

背景技术

汽车曲轴用非调质钢是在中、低碳锰钢中添加合金元素，通过工艺控制，使得钢中发生细晶强韧化，沉淀析出强化以及相变强化作用，使其强度达到调质钢的水平，同时又具有一定的塑韧性。

非调质钢起源于第二次石油危机，在节能减排的动力推动下结合微合金化技术，德国蒂森公司开发了第一个非调质锻钢49MnVS3。随后国外的钢铁公司建立了一系列的非调质钢，并形成了国际标准牌号，近年来日本研究非调质钢最为活跃，处于世界先进水平。我国于20世纪90年代相继开发了F45MnV、F35MnVN、35MnVS、40MnVS等非调质钢。近几年来，国内众多汽车公司先后采用35MnVS、38MnVTi、42VS、40MnVS等非调质钢来代替55钢、40MnB、45钢、40Cr钢，以应用于CA6102连杆、CA141半轴、滑动叉、轻型车扭臂等零件的试验研究。

从汽车产业的发展来看，随着汽车行业越来越重视环保减重，非调质钢在汽车零部件上的应用也将越来越多，越来越广泛。发明人通过对国内外非调质钢标准牌号的性能对比中发现，随着非调质钢的强度升高，其塑性指标均会产生下降，当其抗拉强度超过800MPa时，其延伸率下降到了12％。

公开号为CN1730703A，公开日为2006年2月8日，名称为“一种非调质碳素结构钢及其制造方法”的中国专利文献公开了一种非调质碳素结构钢及其制造方法，其中，该结构钢的各元素成分(wt.％)为：C：0.42-0.50％，Si：0.17-0.37％，Mn：0.50-0.80％，V：0.03-0.30％，Ti：0.005-0.040％，N：0.005-0.020％，Al：0.005-0.050％，S≤0.035％，P≤0.035％，余量为Fe。该专利文献所涉及的结构钢通过复合微合金化作用，并结合相应的控轧控冷工艺来改善非调质钢强度有余而韧性不足的缺陷。

公开号为CN101275199A，公开日为2008年10月1日，名称为“高性能低成本非调质钢”的中国专利文献公开了一种非调质钢，其化学元素质量百分含量为(wt.％)的成份组成：C:0.30-0.55、Si:0.2-0.8、Mn:0.8-1.7、P:0.0001-0.02、S:0.0001-0.15、N/Al:0.2-1.8，余量由Fe及不可避免的杂质。上述中国专利文献所公开的非调质钢利用Ti、Al的固溶及弥散强化来提高钢的强度。在该专利文献中公开了N/Al＝0.2-0.18，并加入一定量的Ti，但是对于车用轴类零件来说，钢中的Al含量较高，容易在钢中形成Al的氧化物类夹杂，从而造成发纹类的缺陷发生，进而影响了钢材料的疲劳性能。

公开号为CN101603155A，公开日为2009年12月16日，名称为“汽车轴头用微合金非调质钢”的中国专利文献也公开了一种非调质钢，其各化学元素的质量百分含量为：C：0.27-0.37、Si：0.15-0.35、Mn：0.80-1.40、P：0-0.030、S：0.040-0.070、Cr：0.30-0.80、V：0.08-0.18、Cu：0-0.30、Ni：0-0.20；以及余量为Fe和不可避免的杂质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非调质钢，其兼具有较高的强度和较高的塑韧性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种非调质钢，其化学元素质量百分配比为：

C：0.37-0.43％；

Si：0.55-0.65％；

Mn：1.46-1.56％；

V：0.07-0.13％；

Nb：0.015-0.035％；

N：0.012-0.017％；

余量为铁和其他不可避免的杂质；

其中C、Mn和V元素还满足C+Mn+V≥1.95％。

本技术方案中不可避免的杂质主要是指P元素和S元素。P作为钢中的有害元素，理论上是越低越好，在本技术方案中可以将P元素的含量控制在0.025wt.％以下。S是热脆性元素，对于锻造曲轴来说，其含量不宜过多，同时当S元素较高时，会降低材料的横向冲击性能，因此，在本技术方案中可以将S元素的含量控制在0.025wt.％以下。

本发明所述的非调质钢中的各化学元素的设计原理为：