CN102560263B - 保淬透性高强度低温韧性弹簧钢 - Google Patents
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Abstract
本发明型涉及一种保淬透性高强度低温韧性弹簧钢，属于合金钢技术领域。技术方案是：化学成分按照重量百分比配比如下：C：0.56%-0.64%，Si：1.40%-2.00%，Mn：0.40%-0.80%，Cr：0.70%-1.00%，Ni：0.10%-0.40%，Cu≤0.25%，P≤0.025%，S≤0.025%，其余为Fe及杂质；具有880℃±20℃淬火后430±50℃回火抗拉强度≥1750Mpa，常温及-40℃的Aku2≥20J，Aku2为U型缺口2mm的冲击功，单位J；端淬试验J20≥55HRC，J20代表端淬试验距离喷水端20mm处的硬度，单位HRC。本发明积极效果：提高钢的淬透性的同时，提高钢的冲击韧性，特别适用于制作规格≤φ50mm的圆柱螺旋弹簧。
Description
技术领域
本发明型涉及一种保淬透性高强度低温韧性弹簧钢，属于合金钢技术领域。
背景技术
目前，大吨位工程机械的工作应力较大，使用的地域差异性对零件的冲击性能提出了新的要求，特别是对于涨紧机构用弹簧钢，不仅要求具有高强度， 同时还必须保证在-40℃的条件下仍具有高的冲击性能。工程机械用弹簧钢规格较大，通常为φ40-φ60mm，具有良好的淬透性和高强度、一定的常温冲击性能是钢材的基本条件，通过添加微量元素已经实现，但具有上述性能的同时-40℃的条件下仍具有高的冲击性能，并具有经济性是新的课题。背景技术用于制作螺旋弹簧的大规格圆钢材料有60Si2CrA、60Si2CrVA、60CrMnBA、SUP11A，中国专利ZL200510018800.7、名称为“高强韧性高淬透性弹簧钢”，ZL200710052805.0、名称为“一种高应力、高塑性、高淬透性的大截面弹簧用钢”，ZL200380100602.4、名称为“改善了淬透性和耐点蚀性的弹簧用钢”；上述材料的淬透性较大，均适用于不同尺寸的大断面直径的弹簧，但均无法在保证高淬透性、高强度的同时保证材料的低温韧性。
发明内容
本发明目的是提供一种保淬透性高强度低温韧性弹簧钢，提高钢的淬透性的同时，提高钢的冲击韧性，解决背景技术存在的上述问题。
本发明技术方案是：
保淬透性高强度低温韧性弹簧钢，化学成分按照重量百分比配比如下：
C：0.56%-0.64%，Si：1.40%-2.00%，Mn：0.40%-0.80%，Cr：0.70%-1.00%，Ni：0.10%-0.40%，Cu≤0.25%，P≤0.025%，S≤0.025%，其余为Fe及杂质；具有880℃±20℃淬火后430±50℃回火抗拉强度≥1750Mpa，常温及-40℃的Aku2≥20J，Aku2为U型缺口2mm的冲击功，单位J；端淬试验J20≥55HRC，J20代表端淬试验距离喷水端20mm处的硬度，单位HRC,端淬试验是按GB/T225进行的。
本发明的Mn较佳范围是重量百分比0.65%-0.80%，其目的是提高钢的淬透性的同时，配合热处理工艺提高钢的冲击韧性。
本发明的Ni较佳范围是重量百分比0.10%-0.30%，其目的是提高钢的低温冲击韧性。
本发明特别适用于制作规格≤φ50mm的圆柱螺旋弹簧。
本发明与背景技术相比，具有如下的积极效果是：
1、与GB/T1222中60Si2CrA相比，60Si2CrA的Mn含量为0.40%-0.70%，如果其他成分要求的中限，在Mn低于0.65%时，其钢材的端淬值不能达到55HRC以上，同时Ni在不添加或低于0.1%时无法保证-40℃低温冲击值；与60Si2CrA相比，本钢种突破了其Mn的上限，使本发明钢的淬透性达到55HRC以上，同时限定了Ni：0.10%-0.30%，保证了-40℃低温冲击值，同时也未因添加Ni过多增加成本。
2、与ZL200510018800.7、“高强韧性高淬透性弹簧钢”相比，其钢种为52CrMnB弹簧钢，其适合26-36mm的钢板弹簧 ，满足J20≥55HRC能力不足，同时该钢种在1750Mpa情况下不确定其-40℃的冲击韧性达到20J以上；本发明钢与该钢种相比，通过C、Si、Mn、Cr提高了其强度和淬透性，由于添加了微量Ni提高了低温冲击韧性。
3、与ZL200710052805.0、“一种高应力、高塑性、高淬透性的大截面弹簧用钢”相比，其特点是将C含量控制在较低的0.37%-0.43%,通过提高Mn到1.30%-2.20%，并添加B、V、Ti，达到提高钢的淬透性和晶粒度的目的，但因为发挥B的作用添加了Ti，TiN作为有棱角的夹杂物对弹簧钢疲劳影响较大，同时该钢种在1750Mpa情况下不确定其-40℃的冲击韧性达到20J以上。本发明钢不含B，因此添加Ti保B所带来的无法避免的TiN夹杂在本钢种含量极少，弹簧的疲劳及冲击韧性指标较好。
4、与ZL200380100602.4、“改善了淬透性和耐点蚀性的弹簧用钢”相比，其钢种与ZL200710052805.0均为CrMnB系弹簧钢，为了进一步提高其淬透性，添加了V、Mo，为改善其耐蚀性添加了Ni、Cu、Sb，其强度可达到1700MPa，J30可达到56HRC以上，常温冲击达到40J/cm2，具有常温条件下的高强韧性，但由于其添加了多种合金元素，特别是添加Mo、V、Ni、Cu、Sb合金导致钢的成本高。同时其因含B导致的不可避免的TiN夹杂对疲劳性能影响较大，并不确定其-40℃的冲击韧性达到20J以上。本发明钢仅添加微量Ni，成分设计简单、易控，合金成本低。在较为经济的情况下达到了高强韧性，特别是能够满足-40℃的冲击韧性达到20J以上。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
保淬透性高强度低温韧性弹簧钢，化学成分按照重量百分比配比如下：
C：0.56%-0.64%，Si：1.40%-2.00%，Mn：0.40%-0.80%，Cr：0.70%-1.00%，Ni：0.10%-0.40%，Cu≤0.25%，P≤0.025%，S≤0.025%，其余为Fe及杂质；具有880℃±20℃淬火后430±50℃回火抗拉强度≥1750Mpa，常温及-40℃的Aku2≥20J，端淬试验J20≥55HRC。端淬试验是按GB/T225进行的。
本发明各实施例与比较钢的化学成分见表1。将本发明钢轧制成φ50mm，与比较钢进行比较。
对上述钢材制样后进行热处理，
拉伸试样：GB/T1222标准（φ11）
冲击试样：GB/T229 U型缺口2mm
热处理条件：
淬火890℃，40min 油冷
回火440℃，60min 水冷
表2显示了发明各实施例与对比钢的试验结果。
结果表明：本发明各实施例在抗拉强度≥1750MPa条件下，J20≥55HRC，Aku2≥20J。
Claims (3)
1.一种保淬透性高强度低温韧性弹簧钢，其特征在于化学成分按照重量百分比配比如下：
C：0.58%，Si：1.56%，Mn：0.72%，Cr：0.83%，Ni：0.25%，Cu0.02%，P0.012%，S0.004%，其余为Fe及杂质；热处理条件：淬火890℃，40min 油冷；回火440℃，60min 水冷；抗拉强度1780MPa，常温Aku2为26J，-40℃的Aku2为21J，Aku2为U型缺口2mm的冲击功，单位J；端淬试验J20为60HRC，J20代表端淬试验距离喷水端20mm处的硬度，单位HRC。
2.一种保淬透性高强度低温韧性弹簧钢，其特征在于化学成分按照重量百分比配比如下：
C：0.58%，Si：1. 65%，Mn：0.71%，Cr：0.83%，Ni：0.25%，Cu0.02%，P0.008%，S0.003%，其余为Fe及杂质；热处理条件：淬火890℃，40min 油冷；回火440℃，60min 水冷；抗拉强度1760MPa，常温Aku2为29J，-40℃的Aku2为28.5J，Aku2为U型缺口2mm的冲击功，单位J；端淬试验J20为60HRC，J20代表端淬试验距离喷水端20mm处的硬度，单位HRC。
3.一种保淬透性高强度低温韧性弹簧钢，其特征在于化学成分按照重量百分比配比如下：
C：0.58%，Si：1. 53%，Mn：0.72%，Cr：0.82%，Ni：0.24%，Cu0.02%，P0.005%，S0.004%，其余为Fe及杂质；热处理条件：淬火890℃，40min 油冷；回火440℃，60min 水冷；抗拉强度1760MPa，常温Aku2为28J，-40℃的Aku2为27J，Aku2为U型缺口2mm的冲击功，单位J；端淬试验J20为58HRC，J20代表端淬试验距离喷水端20mm处的硬度，单位HRC。
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