[发明专利]微合金化弹簧钢及其制备方法

说明书

本发明涉及一种弹簧钢，具体涉及一种微合金化弹簧钢及其制备方法。所述的弹簧钢化学成分为：C：0.48‑0.55％；Si：0.15‑0.35％；Mn：0.95‑1.20％；Cr：1.00‑1.25％；Mo：0.15‑0.25％；V：0.15‑0.25％；Nb：0.03‑0.05％；Pb、Sn、Zn、Sb和Bi≤0.03％；O₂和H₂≤25ppm；S和P≤0.02％；Cu≤0.2％；Ni≤0.35％；余量为Fe。本发明弹簧钢硬度≤HB330，抗拉强度达1650MPa，屈服强度达1500MPa，延伸率≥8％，断面收缩率≥25％，疲劳周次大于340,000周次；所述的制备方法，科学合理，简单易行。

技术领域

本发明涉及一种弹簧钢，具体涉及一种微合金化弹簧钢及其制备方法。

背景技术

弹簧是装备制造业的关键基础件，量大面广、品种繁杂，用以控制机件的运动、缓和冲击或震动、贮蓄能量、测量力的大小等，广泛应用于汽车、铁路、工程机械、电子电器等国民经济的各个领域。目前，我国高性能弹簧制造的保障能力不足，高档汽车、重载铁路等行业用高级弹簧仍需进口。随着汽车轻量化、重大技术装备大型化及参数极限化，高级弹簧的需求量快速增长。同时，高性能弹簧制造需求的日益增加，也对弹簧钢的品种和性能提出了越来越高的要求。目前，我国弹簧钢产品仍存在工艺水平及质量控制不稳定、高端品种和特殊品种需要依赖进口等一系列问题，与国际先进水平仍有较大差距。

未来，适应汽车轻量化需求，发展高强度、延伸率高、断面收缩率高和抗疲劳性能的弹簧钢，将是提高我国高端装备零部件自主配套能力、有效替代进口的必然趋势。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种微合金化弹簧钢，具有机械强度高、延伸率大、断面收缩率高、抗疲劳性能好的优点；本发明同时提供其制备方法，科学合理，简单易行。

本发明所述的微合金化弹簧钢，包括如下质量比的化学成分：

C：0.48-0.55％；Si：0.15-0.35％；Mn：0.95-1.20％；Cr：1.00-1.25％；Mo：0.15-0.25％；V：0.15-0.25％；Nb：0.03-0.05％；Pb、Sn、Zn、Sb和Bi≤0.03％；O₂和H₂≤25ppm；S和P≤0.02％；Cu≤0.2％；Ni≤0.35％；余量为Fe。

各化学成分的用量标准和作用如下：

C：0.48-0.55％；

碳是通过固溶强化，提高弹簧钢的弹性强度、硬度和耐磨性，但降低弹簧钢的塑性、韧性和疲劳强度，将C控制在0.48-0.55wt.％之内，与其它合金元素同在时，可获得最佳强度，疲劳寿命与经济效益的组合。本发明采用的C含量远小于常规的弹簧钢，能够改变马氏体组织形态，提高弹簧钢的韧性。

Si：0.15-0.35wt.％；

硅通过固溶强化铁素体，提高钢的弹性，但弱化钢的塑性和韧性，并剧烈增加脱碳和石墨化的倾向，产生夹杂物，恶化弹簧的疲劳性能，故在本发明中，发现硅含量控制在0.15-0.35wt.％内时，对疲劳强度的影响最低。本发明采用的Si含量远小于常规的弹簧钢，能降低对碳的排斥性，减少脱碳。

Mn：0.95-1.20wt.％；

Mn可以通过固溶提高钢的强度，同时，提高钢的淬透性，但过量的Mn会促进回火脆性，因此，需要将Mn的含量控制在0.95-1.20wt.％之间。

Cr：1.00-1.25wt.％；

铬通过固溶提高钢的强度，还能提高钢的淬透性，提高回火稳定性，有利于提高弹簧钢的性能与弥散沉淀，但过量的铬易形成碳化铬，降低钢的塑性，韧性，故将Cr的含量控制在1.0-1.25wt.％。