[发明专利]一种用于轴类零件的非调质钢及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于轴类零件的非调质钢及其制备方法，所述用于轴类零件的非调质钢以质量百分含量计包括以下组分：C 0.3‑0.5％，Si 0.2‑0.8％，Mn 1.4‑1.6％，P≤0.03％，S 0.03‑0.075％，Cr 0.4‑0.6％，V 0.012‑0.02％，Mo≤0.2％，Cu≤0.3％，Ni≤0.3％，余量为Fe；其中，碳当量满足Ceq＝C+(1/7)Si+(1/5)Mn+(1/9)Cr+(1.54)V，Ceq为0.75‑0.85。本发明中，通过对非调质钢的组成调节C、Mn、Cr及V的含量并控制碳当量，实现了非调质钢韧性的提升，同时也提升了抗拉强度、硬度、断后伸长率及断面收缩率，切削性能明显优于调质状态的40Cr材料。

技术领域

本发明涉及非调质钢领域，具体涉及一种用于轴类零件的非调质钢及其制备方法。

背景技术

目前，非调质钢是一种免除调质工艺的节能钢种，因其节能降耗、降低排放、缩短生产流程等优点得到越来越多的关注。非调质钢综合利用多种强化手段，减小与调质工艺力学性能之间差距。目前，国内外非调质钢钢种发展形成两个主要技术趋势：一是提高微合金元素V含量至0.25-0.30％，替代以42CrMoH等为代表的合金含量较高的调质钢；二是利用控制零件冷却技术、固溶及控锻等手段提高强度，替代以40Cr为代表的低合金调质钢。

汽车轴类零件在汽车底盘部分有大量应用，如半轴、连杆、曲轴、传动轴及相关配件等。这类零件往往在使用过程中，常伴有扭转、弯曲等工况，因此要求所用材料有较高的强度。对此，日本等国已将非调质钢材料部分应用于商用车底盘零件的生产，最高应用量占调质件的50-60％。

如CN102071368A公开了一种低成本锻造用中碳非调质钢，采用碳、锰、钛等元素作为主要合金化元素。材料经锻造成形后，在空冷或风冷等条件下，形成铁素体+珠光体组织。优点在于，综合利用C、Mn、Ti等的强化效果完全或部分替代成本较高的V、Nb等合金元素，降低材料合金化成本、省去调质处理工艺、简化锻造热处理流程、节约能源并降低生产成本。

WO2015043061A1公开了一种非调质钢及其生产工艺，所述非调质钢的生产工艺在精轧步骤后设置冷却步骤，强冷和弱冷交替进行冷却，强冷可以保证钢材表面温度迅速减低，弱冷可以使得钢材芯部的温度逐渐扩散到表面，随后再进行强冷，使得热量快速散出，根据实际需要，强冷和弱冷可以交替进行多次，强弱冷相结合的穿水冷却方式使得在较短的时间内钢材芯部的温度和表面的温度趋于一致，从而确保了钢材力学性能的均匀性，且提高了生产效率。

然而现有技术中提供的非调质钢仍存在抗拉强度差，硬度低，断后伸长率和断面收缩率低及用于轴类零件时性能不达标，使用寿命短等问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于轴类零件的非调质钢及其制备方法，显著的强化了韧性及断裂伸长率和抗压强度和硬度，抗拉强度为833-955MPa，硬度为235-295HBW，断后伸长率A为12-19.5％，断面伸长率Z为30-52％。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面本发明提供了用于轴类零件的非调质钢，所述用于轴类零件的非调质钢以质量百分含量计包括以下组分：C 0.3-0.5％，Si 0.2-0.8％，Mn 1.4-1.6％，P≤0.03％，S 0.03-0.075％，Cr 0.4-0.6％，V 0.012-0.02％，Mo≤0.2％，Cu≤0.3％，Ni≤0.3％，余量为Fe；

其中，碳当量满足Ceq＝C+(1/7)Si+(1/5)Mn+(1/9)Cr+(1.54)V，Ceq为0.75-0.85。

本发明中，通过对非调质钢的组成调节C、Mn、Cr及V的含量并控制碳当量，实现了非调质钢韧性的提升，同时也提升了抗拉强度、硬度、断后伸长率及断面收缩率，切削性能明显优于调质状态的40Cr材料。