[发明专利]一种高强韧性易切削非调质钢及其制造方法

说明书

一种高强韧性易切削非调质钢及其制造方法，其成分质量百分比为：C 0.35～0.46％，Si 0.50～0.80％，Mn 1.4～1.65％，P≤0.02％，S 0.030～0.055％，Cr 0.05～0.25％，Ni 0.05～0.20％，Mo 0.02～0.06％，V 0.09～0.20％，N0.012～0.022％，Al 0.025～0.045％，Cu≤0.20％，Ca 0.0006～0.0025％，Ce0.0005～0.002％，余量为Fe和其它不可避免的杂质；且，还需同时满足：0.85≤C+(Si+Mn)/6+(Cr+Ni+V)/5+Mo/2≤0.91；Al/N≥2.0。本发明所述非调质钢微观组织为铁素体+珠光体，且微观组织中生成AlN析出相，AlN析出相的数量为26～32个/1000μm²；其抗拉强度R_m≥900MPa，屈服强度Rp_0.2≥600MPa，延伸率A≥16％，断面收缩率Z≥45％，室温冲击功AKU2≥40J，特别适合于制造汽车轴、杆类等零部件。

技术领域

本发明属于非调质钢制造领域，涉及一种高强韧性易切削非调质钢及其制造方法。

背景技术

非调质钢起源于第二次能源危机，随后在欧洲乃至全球得到了快速发展。在应用上，德国汽车行业中曲轴、连杆、前轴、半轴等锻件70％以上采用非调质钢制造；日本汽车行业中有90％的曲轴、75％的连杆用非调质钢制造。

汽车行业的快速发展，汽车安全性、稳定性及能耗等指标要求汽车零部件可靠、环保与减重。汽车曲轴、连杆等热锻用非调质钢是在碳锰钢中添加合金元素，通过细晶强韧化，沉淀析出强化，使其强度达到调质钢的水平，又有一定的塑韧性。与调质钢相比，由于省去了调质热处理工艺，在节能减排和降碳上体现出了其优势。汽车零部件的加工制造以数控机床为中心，对材料的切削性能提出越来越高的要求,因此高强韧性的易切削非调质钢成为汽车零部件的最佳选择。

中国专利CN107587073A公开了“一种含钛、氮的汽车发动机曲轴用非调质钢及制备方法”，其化学成分质量百分比为：C：0.44～0.48％、Si：0.25～0.45％、Mn：0.82～0.92％、Cr：0.12～0.21％、V：0.07～0.10％、Ti：0.02～0.03％、N：0.010～0.020％、P≤0.025％、S：0.040～0.060％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。上述成分的轧制大棒材的显微组织为珠光体+铁素体，抗拉强度可达到800MPa以上，室温冲击功AKU2可达到20J以上。从该专利公开的材料强韧性来看，抗拉强度和冲击功不能满足汽车发展的新需求。

中国专利CN108611562A公开了“一种含硫铝镇静非调质钢及其硫化物形貌控制方法”，其包括如下重量百分比的化学元素：C：0.30～0.50％，Si：0.45～0.75％，Mn：1.20～1.60％，V：0.10～0.30％，Ti：0.010～0.050％，Cr：0.10～0.50％，S：0.020～0.080％，Al：0.015～0.060％，Te：0.005～0.040％，[N]：0.010～0.015％，P≤0.015％，T.O≤0.0012％，Ni≤0.30％，Mo≤0.15％，Cu≤0.25％，As≤0.010％，Sn≤0.010％，Sb≤0.010％，Pb≤0.005％，余为Fe及其它不可避免的杂质。从该发明的实施例来看，其室温冲击功低于31J，冲击韧性不高。

中国专利CN103562426A公开了“非调质钢以及非调质钢部件”，其包括如下重量百分比的化学元素：C：0.27～0.40％、Si：0.15～0.70％、Mn：0.55～1.50％、P：0.010～0.070％、S：0.05～0.15％、Cr：0.10～0.60％、V：0.030～0.150％、Ti：0.100～0.2％、Al：0.002～0.050％、N：0.002～0.020％，该钢可在进行热锻而成形为规定形状之后被断裂分割，适合用作需要高疲劳强度的汽车发动机用连杆等非调质钢部件的原材料。其室温冲击功仅1-7J/cm²，冲击韧性较差。