[发明专利]一种非调质钢、曲轴及其生产方法

说明书

本申请涉及钢铁生产技术领域，尤其涉及一种非调质钢、曲轴及其生产方法。通过对非调质钢中的成分进行设计，尤其是通过碳当量以及氮含量的合理设计，使得非调质钢的淬透性能够满足要求，并使该非调质钢能够在后续的表面感应加热过程中获得良好的表面硬度；此外，通过对连铸工艺和控轧控冷工艺中工艺参数的控制，尤其是将轧制后圆钢的入坑缓冷温度的控制，从而减小了钢中的带状组织。

技术领域

本申请涉及钢铁生产技术领域，尤其涉及一种非调质钢、曲轴及其生产方法。

背景技术

曲轴性能优劣在很大程度上决定着发动机的可靠性和寿命。发动机曲轴的服役条件恶劣，既有扭转应力又有弯曲应力，同时受到扭力和冲击弯力的作用，因此，曲轴的服役条件决定曲轴材料必须具有较高的抗拉强度和疲劳强度，同时还需要具有良好的韧性。长期以来商用车曲轴用钢一般使用中碳调质钢来进行制造，如45钢、40Cr、42CrMo等。原材料先进行锻造处理、粗加工，然后对工件进行正火，淬火+高温回火的调质热处理工艺，最终形成以回火索氏体为基体的微观显微组织结构，这种显微组织可以使零件各部位力学性能较均匀，并且同时具有较好的强度、塑性和韧性，综合力学性能非常好。但是调质曲轴需要投入大规模热处理设备资金、生产周期长，热处理产生变形、开裂等现象，整体制造成本高。

非调质钢是一种同时满足高性能和低成本要求的环境友好型钢材，随着汽车及其相关配套行业的环保节能以及降本等压力的增加，非调质钢在汽车零部件上的应用越来越广泛。曲轴是汽车发动机的核心零部件之一，是汽车工业中的典型模锻件，早在1973年德国蒂森即开发出第一代曲轴用非调质钢49MnVS3。现有技术中，非调质钢主要包括珠光体+铁素体型非调钢、贝氏体型非调钢和马氏体型非调钢，目前在曲轴上应用最广泛的是珠光体+铁素体型非调钢，通常是在中碳钢的基础添加V、Nb、Ti中的一种或几种复合添加。其中，添加V的非调质曲轴钢，为保证曲轴的力学性能，通常需要加入比较多的V(0.10-0.20％)，制造成本高。

因此，亟需开发一种性能良好且成本较低的非调质钢。

发明内容

本申请的目的在于提供一种非调质钢、曲轴及其生产方法，使得该非调钢或曲轴在具有和调质钢或调质钢曲轴相当性能的情况下，具有易切削、低成本、生产周期短的特点，从而解决非调质钢或非调质钢曲轴难以兼顾成本和性能的问题。

本申请的第一方面是提供一种非调质钢，该非调质钢的组分含量以重量百分比计包括：C：0.45-0.51％，Si：0.20-0.37％，Mn：1.00-1.20％，P：≤0.025％，S：0.010-0.035％，Cr：0.05-0.25％，V：0.05-0.10％，Ni：≤0.20％，Cu：≤0.20％，Mo：≤0.04％，N：0.008-0.020％，Ti：0.010-0.025％，其余为Fe和其他不可避免的杂质，非调质钢的碳当量Ceq为0.83-0.93，该Ceq值由下式计算：Ceq＝C+Si/7+Mn/5+Cr/6+1.8V。

优选地，非调质钢的组分含量为：C：0.45-0.47％，Si：0.20-0.30％，Mn：1.10-1.20％，P：≤0.025％，S：0.010-0.020％，Cr：0.15-0.20％，V：0.06-0.09％，Ni：≤0.05％，Cu：≤0.20％，Mo：≤0.04％，N：0.009-0.013％，Ti：0.012-0.020％，其余为Fe和其他不可避免的杂质，Ceq：0.85-0.93。

本申请的非调质钢的组织为珠光体和铁素体，所述珠光体的比例为75-80％，所述铁素体的比例为20-25％，奥氏体晶粒度为6-8级，带状组织≤2级，其淬透性检测结果满足：J1.5mm为55-63HRC，J5mm为50-58HRC，J9mm为30-38HRC。

本申请的力学性能满足：屈服强度≥500MPa，抗拉强度≥820MPa，伸长率≥13％，硬度为220-260HBW。

本申请的第二方面是提供一种上述非调质钢的生产方法，其包含转炉冶炼、LF钢包精炼、RH真空精炼、连铸和加热轧制步骤。