CN106011628A - 一种高韧性钢制汽车五金冲压件及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高韧性钢制汽车五金冲压件，由以下质量百分比的元素组成：C 0.21‑0.32％、Si 0.35‑0.52％、Mn 1.1‑1.3％、B0.001‑0.005％、V 0.02‑0.05％、Ni 0.01‑0.05％、Mo 0.02‑0.06％、Cu0.05‑0.12％、Co 0.03‑0.08％、Ta 0.01‑0.05％、P≤0.02％、S≤0.02％、N≤0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质，其制备工艺包括熔炼、浇铸、加工成型、表面处理、渗镍、淬火和回火步骤。本发明制备的五金冲压件质量好，韧性、强度高，加工性能好，不易断裂，使用寿命长，有着广阔的应用前景。

Description

一种高韧性钢制汽车五金冲压件及其制备工艺
技术领域
本发明涉及汽车零部件技术领域，具体涉及一种高韧性钢制汽车五金冲压件及其制备工艺。
背景技术
汽车中很多零部件都是经冲压或冲压后经过焊接或机械加工的汽车冲压件。如汽车上的弹簧托架、压缩阀盖、油封座、底盖、叶轮等都属于汽车冲压件。不同用途的汽车五金冲压件根据其使用特点选择不同力学性能的金属材料，从而保证其产品质量。近年来，汽车行业“节能减排”政策的大力推广，使得合金钢等替代材料在车辆制造中开始使用，钢板可以通过减少板厚或者截面尺寸等方式减轻零件质量，在实现车辆轻量化和提高安全性能方面有明显优势。目前，合金钢的碳含量都较高，虽然其强度高，但韧性、焊接性能都较差，机械性能不好，使用寿命短。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种韧性好、加工性能优异的汽车五金件及其制备方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种高韧性钢制汽车五金冲压件，由以下质量百分比的元素组成：C 0.21-0.32％、Si 0.35-0.52％、Mn 1.1-1.3％、B 0.001-0.005％、V0.02-0.05％、Ni 0.01-0.05％、Mo 0.02-0.06％、Cu 0.05-0.12％、Co0.03-0.08％、Ta0.01-0.05％、P≤0.02％、S≤0.02％、N≤0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地，由以下质量百分比的元素组成：C 0.23-0.28％、Si0.40-0.45％、Mn 1.1-1.2％、B 0.002-0.004％、V 0.03-0.04％、Ni0.02-0.03％、Mo 0.02-0.04％、Cu 0.06-0.09％、Co 0.03-0.06％、Ta0.02-0.04％、P≤0.02％、S≤0.02％、N≤0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地，由以下质量百分比的元素组成：C 0.25％、Si 0.42％、Mn1.2％、B 0.003％、V 0.035％、Ni 0.025％、Mo 0.03％、Cu 0.075％、Co0.05％、Ta 0.035％、P≤0.02％、S≤0.02％、N≤0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。
高韧性钢制汽车五金冲压件的制备工艺，包括以下步骤：
1)熔炼：将普通废钢、生铁加入转炉内熔炼，熔炼温度为1450-1520℃，钢液熔清后加入硅铁、锰铁进行沉淀脱氧，调整成分，再向其中加入钒铁、镍铁、钼铁、铜、钴铁，调整钢中各元素成分，最后加入钽铁和硼铁，扒渣；
2)浇铸：将钢水浇注到模具中成型，浇注温度为1360-1390℃，冷却至室温后，清理毛刺飞边，得钢板；
3)加工成型：将钢板加工成所需形状的五金冲压件胚料，将胚料加热到820-880℃，保温5-10分钟，然后送入内部带有冷却管路的模具内冲压成形，放在冲压成型机中，冲压成型，得冲压件；
4)表面处理：对冲压件表面进行处理；
5)渗镍：采用双辉等离子渗金属技术对表面处理后的冲压件进行渗镍处理；
6)淬火：将渗镍完成后的冲压件进行油淬，在油中冷却至220-240℃，出油，空冷至室温；
7)回火：将冲压件加热到580-620℃进行回火，保温2-3h后，空冷至室温。
优选地，所述步骤4)中表面处理包括清洗、脱脂、酸洗和抛丸步骤。
优选地，所述步骤5)中渗镍温度为950-1000℃，渗镍时间为3-4h，渗镍剂为镍板。
本发明有益效果：本发明通过调整和控制合金钢中各元素的组成配比和添加顺序使得合金钢具有很好的力学性能，保证了钢中固溶硼含量，保证了钢的强度，其中Mn、Ni都有利于形成残余奥氏体，提高钢的韧性，Mo能显著提高钢的淬透性，防止回火脆性的产生，改善钢的冷脆性和耐磨性，Cu能强化机体，提高淬透性，增强韧性，Co可以提高钢的耐蚀性能，B能细化晶粒，净化晶界，增加淬火性，Ta可提高钢的质量及机械性能，碳化物的稳定性，N是扩大奥氏体元素，其原子以间隙固溶体的形式溶于钢的金相组织中，形成固溶强化，且与其它元素形成的氮化物起到细化晶粒、沉淀强化的作用，制备工艺中将五金冲压件胚料加热并保温，使其内部组织均匀化，对冲压件表面进行渗镍处理，使得冲压件具有很好的韧性，后续的淬火和回火步骤，进一步增加了五金件的表面性能，如韧性、强度、耐磨性等机械性能，本发明制备的五金冲压件质量好，韧性、强度高，加工性能好，不易断裂，使用寿命长，有着广阔的应用前景。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种高韧性钢制汽车五金冲压件，由以下质量百分比的元素组成：C 0.25％、Si 0.42％、Mn 1.2％、B 0.003％、V 0.035％、Ni 0.025％、Mo0.03％、Cu 0.075％、Co 0.05％、Ta 0.035％、P≤0.02％、S≤0.02％、N≤0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。
高韧性钢制汽车五金冲压件的制备工艺，包括以下步骤：
1)熔炼：将普通废钢、生铁加入转炉内熔炼，熔炼温度为1500℃，钢液熔清后加入硅铁、锰铁进行沉淀脱氧，调整成分，再向其中加入钒铁、镍铁、钼铁、铜、钴铁，调整钢中各元素成分，最后加入钽铁和硼铁，扒渣；
2)浇铸：将钢水浇注到模具中成型，浇注温度为1380℃，冷却至室温后，清理毛刺飞边，得钢板；
3)加工成型：将钢板加工成所需形状的五金冲压件胚料，将胚料加热到860℃，保温8分钟，然后送入内部带有冷却管路的模具内冲压成形，放在冲压成型机中，冲压成型，得冲压件；
4)表面处理：对冲压件表面进行清洗、脱脂、酸洗和抛丸处理；
5)渗镍：采用双辉等离子渗金属技术对表面处理后的冲压件进行渗镍处理，渗镍温度为980℃，渗镍时间为3.5h，渗镍剂为镍板；
6)淬火：将渗镍完成后的冲压件进行油淬，在油中冷却至230℃，出油，空冷至室温；
7)回火：将冲压件加热到600℃进行回火，保温2.5h后，空冷至室温。
实施例2：
一种高韧性钢制汽车五金冲压件，由以下质量百分比的元素组成：C 0.26％、Si 0.44％、Mn 1.1％、B 0.003％、V 0.04％、Ni 0.025％、Mo0.025％、Cu 0.08％、Co 0.045％、Ta 0.03％、P≤0.02％、S≤0.02％、N≤0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。
高韧性钢制汽车五金冲压件的制备工艺，包括以下步骤：
1)熔炼：将普通废钢、生铁加入转炉内熔炼，熔炼温度为1490℃，钢液熔清后加入硅铁、锰铁进行沉淀脱氧，调整成分，再向其中加入钒铁、镍铁、钼铁、铜、钴铁，调整钢中各元素成分，最后加入钽铁和硼铁，扒渣；
2)浇铸：将钢水浇注到模具中成型，浇注温度为1370℃，冷却至室温后，清理毛刺飞边，得钢板；
3)加工成型：将钢板加工成所需形状的五金冲压件胚料，将胚料加热到850℃，保温7分钟，然后送入内部带有冷却管路的模具内冲压成形，放在冲压成型机中，冲压成型，得冲压件；
4)表面处理：对冲压件表面进行清洗、脱脂、酸洗和抛丸处理；
5)渗镍：采用双辉等离子渗金属技术对表面处理后的冲压件进行渗镍处理，渗镍温度为970℃，渗镍时间为4h，渗镍剂为镍板。；
6)淬火：将渗镍完成后的冲压件进行油淬，在油中冷却至220-240℃，出油，空冷至室温；
7)回火：将冲压件加热到610℃进行回火，保温2.5h后，空冷至室温。
实施例3：
一种高韧性钢制汽车五金冲压件，由以下质量百分比的元素组成：C 0.23％、Si 0.45％、Mn 1.1％、B 0.004％、V 0.03％、Ni 0.03％、Mo 0.02％、Cu 0.09％、Co 0.03％、Ta 0.04％、P≤0.02％、S≤0.02％、N≤0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。
高韧性钢制汽车五金冲压件的制备工艺，包括以下步骤：
1)熔炼：将普通废钢、生铁加入转炉内熔炼，熔炼温度为1460℃，钢液熔清后加入硅铁、锰铁进行沉淀脱氧，调整成分，再向其中加入钒铁、镍铁、钼铁、铜、钴铁，调整钢中各元素成分，最后加入钽铁和硼铁，扒渣；
2)浇铸：将钢水浇注到模具中成型，浇注温度为1370℃，冷却至室温后，清理毛刺飞边，得钢板；
3)加工成型：将钢板加工成所需形状的五金冲压件胚料，将胚料加热到840℃，保温7分钟，然后送入内部带有冷却管路的模具内冲压成形，放在冲压成型机中，冲压成型，得冲压件；
4)表面处理：对冲压件表面进行清洗、脱脂、酸洗和抛丸处理；
5)渗镍：采用双辉等离子渗金属技术对表面处理后的冲压件进行渗镍处理，渗镍温度为980℃，渗镍时间为3.5h，渗镍剂为镍板；
6)淬火：将渗镍完成后的冲压件进行油淬，在油中冷却至220℃，出油，空冷至室温；
7)回火：将冲压件加热到590℃进行回火，保温2h后，空冷至室温。
实施例4：
一种高韧性钢制汽车五金冲压件，由以下质量百分比的元素组成：C 0.28％、Si 0.40％、Mn 1.2％、B 0.002％、V 0.04％、Ni 0.02％、Mo 0.04％、Cu 0.06％、Co 0.06％、Ta 0.02％、P≤0.02％、S≤0.02％、N≤0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。
高韧性钢制汽车五金冲压件的制备工艺，包括以下步骤：
1)熔炼：将普通废钢、生铁加入转炉内熔炼，熔炼温度为1510℃，钢液熔清后加入硅铁、锰铁进行沉淀脱氧，调整成分，再向其中加入钒铁、镍铁、钼铁、铜、钴铁，调整钢中各元素成分，最后加入钽铁和硼铁，扒渣；
2)浇铸：将钢水浇注到模具中成型，浇注温度为1380℃，冷却至室温后，清理毛刺飞边，得钢板；
3)加工成型：将钢板加工成所需形状的五金冲压件胚料，将胚料加热到870℃，保温9分钟，然后送入内部带有冷却管路的模具内冲压成形，放在冲压成型机中，冲压成型，得冲压件；
4)表面处理：对冲压件表面进行清洗、脱脂、酸洗和抛丸处理；
5)渗镍：采用双辉等离子渗金属技术对表面处理后的冲压件进行渗镍处理，渗镍温度为990℃，渗镍时间为3h，渗镍剂为镍板；
6)淬火：将渗镍完成后的冲压件进行油淬，在油中冷却至240℃，出油，空冷至室温；
7)回火：将冲压件加热到610℃进行回火，保温2.5h后，空冷至室温。
实施例5：
一种高韧性钢制汽车五金冲压件，由以下质量百分比的元素组成：C 0.21％、Si 0.52％、Mn 1.1％、B 0.005％、V 0.02％、Ni 0.05％、Mo 0.02％、Cu 0.12％、Co 0.03％、Ta 0.05％、P≤0.02％、S≤0.02％、N≤0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。
高韧性钢制汽车五金冲压件的制备工艺，包括以下步骤：
1)熔炼：将普通废钢、生铁加入转炉内熔炼，熔炼温度为1450℃，钢液熔清后加入硅铁、锰铁进行沉淀脱氧，调整成分，再向其中加入钒铁、镍铁、钼铁、铜、钴铁，调整钢中各元素成分，最后加入钽铁和硼铁，扒渣；
2)浇铸：将钢水浇注到模具中成型，浇注温度为1360℃，冷却至室温后，清理毛刺飞边，得钢板；
3)加工成型：将钢板加工成所需形状的五金冲压件胚料，将胚料加热到820℃，保温10分钟，然后送入内部带有冷却管路的模具内冲压成形，放在冲压成型机中，冲压成型，得冲压件；
4)表面处理：对冲压件表面进行清洗、脱脂、酸洗和抛丸处理；
5)渗镍：采用双辉等离子渗金属技术对表面处理后的冲压件进行渗镍处理，渗镍温度为950℃，渗镍时间为4h，渗镍剂为镍板；
6)淬火：将渗镍完成后的冲压件进行油淬，在油中冷却至220-240℃，出油，空冷至室温；
7)回火：将冲压件加热到580℃进行回火，保温3h后，空冷至室温。
实施例6：
一种高韧性钢制汽车五金冲压件，由以下质量百分比的元素组成：C 0.32％、Si 0.35％、Mn 1.3％、B 0.001％、V 0.05％、Ni 0.01％、Mo 0.06％、Cu 0.05％、Co 0.08％、Ta 0.01-0.05％、P≤0.02％、S≤0.02％、N≤0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。
高韧性钢制汽车五金冲压件的制备工艺，包括以下步骤：
1)熔炼：将普通废钢、生铁加入转炉内熔炼，熔炼温度为1520℃，钢液熔清后加入硅铁、锰铁进行沉淀脱氧，调整成分，再向其中加入钒铁、镍铁、钼铁、铜、钴铁，调整钢中各元素成分，最后加入钽铁和硼铁，扒渣；
2)浇铸：将钢水浇注到模具中成型，浇注温度为1390℃，冷却至室温后，清理毛刺飞边，得钢板；
3)加工成型：将钢板加工成所需形状的五金冲压件胚料，将胚料加热到880℃，保温5分钟，然后送入内部带有冷却管路的模具内冲压成形，放在冲压成型机中，冲压成型，得冲压件；
4)表面处理：对冲压件表面进行清洗、脱脂、酸洗和抛丸处理；
5)渗镍：采用双辉等离子渗金属技术对表面处理后的冲压件进行渗镍处理，渗镍温度为1000℃，渗镍时间为3h，渗镍剂为镍板；
6)淬火：将渗镍完成后的冲压件进行油淬，在油中冷却至220-240℃，出油，空冷至室温；
7)回火：将冲压件加热到620℃进行回火，保温2h后，空冷至室温。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种高韧性钢制汽车五金冲压件，其特征在于，由以下质量百分比的元素组成：C 0.21-0.32％、Si 0.35-0.52％、Mn 1.1-1.3％、B0.001-0.005％、V 0.02-0.05％、Ni 0.01-0.05％、Mo 0.02-0.06％、Cu0.05-0.12％、Co 0.03-0.08％、Ta 0.01-0.05％、P≤0.02％、S≤0.02％、N≤0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的高韧性钢制汽车五金冲压件，其特征在于，由以下质量百分比的元素组成：C 0.23-0.28％、Si 0.40-0.45％、Mn1.1-1.2％、B 0.002-0.004％、V 0.03-0.04％、Ni 0.02-0.03％、Mo0.02-0.04％、Cu 0.06-0.09％、Co 0.03-0.06％、Ta 0.02-0.04％、P≤0.02％、S≤0.02％、N≤0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。
3.如权利要求2所述的高韧性钢制汽车五金冲压件，其特征在于，由以下质量百分比的元素组成：C 0.25％、Si 0.42％、Mn 1.2％、B0.003％、V 0.035％、Ni 0.025％、Mo 0.03％、Cu 0.075％、Co 0.05％、Ta 0.035％、P≤0.02％、S≤0.02％、N≤0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。
4.如权利要求1-3任一所述的高韧性钢制汽车五金冲压件的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)熔炼：将普通废钢、生铁加入转炉内熔炼，熔炼温度为1450-1520℃，钢液熔清后加入硅铁、锰铁进行沉淀脱氧，调整成分，再向其中加入钒铁、镍铁、钼铁、铜、钴铁，调整钢中各元素成分，最后加入钽铁和硼铁，扒渣；
2)浇铸：将钢水浇注到模具中成型，浇注温度为1360-1390℃，冷却至室温后，清理毛刺飞边，得钢板；
3)加工成型：将钢板加工成所需形状的五金冲压件胚料，将胚料加热到820-880℃，保温5-10分钟，然后送入内部带有冷却管路的模具内冲压成形，放在冲压成型机中，冲压成型，得冲压件；
4)表面处理：对冲压件表面进行处理；
5)渗镍：采用双辉等离子渗金属技术对表面处理后的冲压件进行渗镍处理；
6)淬火：将渗镍完成后的冲压件进行油淬，在油中冷却至220-240℃，出油，空冷至室温；
7)回火：将冲压件加热到580-620℃进行回火，保温2-3h后，空冷至室温。
5.如权利要求4所述的高韧性钢制汽车五金冲压件的制备工艺，其特征在于，所述步骤4)中表面处理包括清洗、脱脂、酸洗和抛丸步骤。
6.如权利要求4所述的高韧性钢制汽车五金冲压件的制备工艺，其特征在于，所述步骤5)中渗镍温度为950-1000℃，渗镍时间为3-4h，渗镍剂为镍板。
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