[发明专利]一种乘用车万向节叉冷锻用钢及其制造方法

说明书

本发明涉及一种乘用车万向节叉冷锻用钢及其制造方法，钢的化学成分按质量％计含有C：0.04～0.10％，Si：0.01％～0.12％，Mn：0.40～0.60％，P：≤0.015％，S：0.020～0.035％，Cr：≤0.10％，Ni：≤0.10％，Cu：≤0.10％，Mo：≤0.02％，Al：0.020％～0.050％，N：0.007％～0.009％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；钢的组织为铁素体和珠光体，其中珠光体的球化率≥85％。生产工艺路线：铁水预处理—转炉初炼—精炼—连铸—连铸坯冷却—连铸坯加热—轧制—冷却—球化退火—车皮。以Φ20mm‑Φ40mm的棒材为例，表面硬度≤110HV30；Rp0.2≤280MPa、Rm≤360MPa、延伸率A5≥40％、断面收缩率Z≥75％、产品具有优异的塑性和低变形抗力，是一种性能理想的冷锻用钢。

技术领域

本发明属于铁基合金技术领域，尤其涉及一种适用于冷锻加工的钢材及其制造方法。

背景技术

万向节叉是应用在乘用车转向系统上的关键零部件，目前主要有3种制作方式：①铸件；②热锻件；③冷锻件。铸件容易产生砂眼，易断不安全，存在很大的质量缺陷，且不易被检测。热锻件缺点主要在于成形件尺寸精度低，需要后续加工，破坏了金属内部的纤维。冷锻件是指在室温下通过直接生产接近零件最终形状的产品，甚至是提供合格的成品零件。

冷锻件特点：①改善组织和性能，晶粒组织变细，致密度提高，微观缺陷少；晶粒细化及金属流线合理分布；②零件强度高，寿命长；③可加工形状复杂的零件(材料利用率高)；④生产效率高；⑤产品尺寸一致性好，精度高。

冷锻材料要具有较高的变形能力和较小的变形抗力，即对冷锻材料的屈服强度和硬度要求要尽可能的低，延伸率和断面收缩率尽可能的高，材料具有较好的冷变形性能；材料的加工硬化敏感性越低越好。

专利文献1申请号CN201680089645公开的《冷锻用钢及其制造方法》，化学成分以质量％计含有C：0.05～0.30％、Si：0.05～0.45％、Mn：0.40～2.00％、S：0.008％以上且小于0.040％、Cr：0.01～3.00％、Al：0.010～0.100％、Bi：0.0001～0.0050％、Mo：0～1.00％、Ni：0～1.00％、V：0～0.30％、B：0～0.0200％、Mg：0～0.0035％、Ti：0～0.060％、和Nb：0～0.080％，余量包含Fe和杂质。冷锻钢的铸造工序：铸造铸坯(包括连铸铸坯或模铸钢锭)；热加工工序(含热锻、热轧)，对所述铸坯进行热加工从而得到钢材；和退火工序，对所述钢材进行退火。

专利文献2申请号CN201910035191公开的《一种低碳钢的冶炼方法》，成分涉及C：0.01～0.04％、Si：0.15～0.35％、Mn：0.50～0.70％、P≤0.010％、S≤0.006％、Al：0.020～0.040％，其余为Fe和不可避免的杂质。所述方法包括转炉初炼、真空残氧脱碳、LF精炼、VD真空处理、连铸工序；所述转炉初炼工序，控制终点碳含量≤0.08％；所述真空残氧脱碳工序，VD座包抽真空，真空度≤500Pa，真空保持4～6min，将钢中碳脱至≤0.02％。

发明内容

本发明的目的是要通过设计化学成分并结合生产方法，获得一种具有较高变形能力和较小的变形抗力，适用于冷锻成形制造万向节叉这类结构复杂的原料钢材。

本发明的主要制造对象为乘用车用万向节叉冷锻用钢，所述钢的具体规格为Φ20mm-Φ40mm棒材，表面硬度≤110HV30；Rp0.2≤280MPa、Rm≤360MPa、延伸率A5≥40％、断面收缩率Z≥75％、球化率即珠光体中碳化物球化颗粒，在显微镜下呈点状，高倍观察为球状，占珠光体的比例≥80％，甚至≥85％，更甚至≥90％，钢材表现出优异的塑性和低变形抗力，是一种性能理想的冷锻用钢。

为了满足上述要求，本申请发明人设计化学成分时优选尽可能低碳组成，并且在生产方法中要增加退火处理，获得的组织为铁素体和珠光体球(球化率≥80％)。