[发明专利]一种球笼式万向节保持架用钢及其生产方法

说明书

本发明涉及一种球笼式万向节保持架用钢及其生产方法，属于特种钢冶炼技术领域。钢的化学成分wt％为C：0.10～0.25％，Si：0.20～0.40％，Mn：0.40～0.65％，Cr：0.40～0.70％，B：0.0003～0.0025％，Ti：0.010～0.035％，Mo：0.30～0.45％，N：0.0050～0.0100％，S≤0.015％，P≤0.025％，Ni≤0.25％，Cu≤0.30％，Al:0.015～0.035％，O≤0.0010％，As≤0.04％，Sn≤0.03％，Sb≤0.005％，Pb≤0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。钢的微观结构为贝氏体，奥氏体晶粒度≥6级。生产流程为钢水初炼→钢水精炼→钢水真空脱气→连铸→热轧→精整。本申请对化学成分进行优化，降低合金成本。并达到了与20CrMnTi相近的淬透性，该化学成分结合生产方法制造的钢材的强度、韧性都比20CrMnTi更优，综合性能满足球笼式万向节保持架的用钢要求。

技术领域

本发明属于特种钢冶炼技术领域，具体涉及一种球笼式万向节保持架用钢及其生产方法。

背景技术

目前，轿车上常用的等速万向节是球笼式万向节，球笼式万向节的作用是将发动机的动力从变速器传递到两个前车轮，驱动轿车高速行驶。它主要有球形壳、星形套、保持架(球笼)、钢珠等主要零件组成。由于等速万向节传递繁重的驱动力矩，随受负荷重，传动精度高，需求量很大，同时又是作为汽车的安全部件，因此对产品的质量要求很高。

现代汽车工业的竞争日趋激烈，对汽车的动力性、操作性、舒适性及安全性有更高的要求，再加上能源及环境方法的要求，所以在设计汽车重要功能性零部件时，必须综合考虑其安全性、功能性、经济性和排放性等重要指标，因而对材料提出更高的要求，要求材料在确保性能的前提下更加轻质化，对于汽车万向节用材料而言，部件起传动及支撑的作用，还承受交变载荷应力的长期作用，因此材料必须具备足够的耐磨性、抗疲劳性及良好的韧性。

球笼式万向节在工作时，特别是载荷复杂且高速旋转时，保持架要承受很大的离心力、冲击和振动，保持架和滚动体之间存在较大的滑动摩擦，并产生大量的热量。力和热共同作用的结果会导致保持架故障，严重时会造成保持架烧伤和断裂。因此，要求保持架材料导热性好、耐磨性好、摩擦系数小，有较小的密度，一定的强度和韧性的配合、较好的弹性和刚度，与滚动体相近的膨胀系数，以及良好的加工工艺性能。另外，保持架还要受到化学介质，如润滑剂、润滑剂添加剂、有机溶剂和冷却剂等的作用，因此也要求具有一定耐腐蚀性。

当前球笼式万向节保持架通常选用材料为20CrMnTi，渗碳后钢材晶粒细化，均匀，具有较好的表面抗拉和弯曲疲劳强度。心部有足够的强度和韧性，提高了耐磨性。但造价成本较高，而且强度和韧性富余量不高。

发明内容

本发明钢材在20CrMnTi基础上进行重新设计，优化合金元素Mn、Cr的含量，同时通过添加B和Mo元素，并完善生产工艺，在优化成本前提下达到与20CrMnTi相近的淬透性，同时产品的强度、韧性都比20CrMnTi更优，最终满足球笼式万向节保持架用钢的要求，属于渗碳钢材。

具体的，本申请研发的钢材，其微观结构为贝氏体，奥氏体晶粒度≥6级。屈服强度≥850MPa，抗拉强度≥1080MPa，延伸率≥10％，常温下夏比冲击功AK_U≥55J。钢材末端淬透性按照GB/T 225的方法评定，满足J5点：35-42HRC，J9点：25-35HRC，J13点：20-30HRC。钢材带状组织按GB/T 13299评级，带状组织不超过2.0级。非金属夹杂物按GB/T 10561中A法评级，满足A类细系≤1.5，A类粗系≤1.0，B类细系≤1.5，B类粗系≤0.5，C类细系＝0，C类粗系＝0，D类细系≤1.0，D类粗系≤0.5，Ds类≤1.5采用ASTM E381对钢材低倍组织评级，满足C≤2.0级、R≤2.0级、S≤2.0级。

满足上述性能的本申请钢材最终满足球笼式万向节保持架用钢的使用要求。