CN107974644A - 耐磨耐腐蚀汽车用钢材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了耐磨耐腐蚀汽车用钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.47‑0.6％、硅0.1‑0.18％、锰0.03‑0.05％、磷<0.04％、硫0.44‑0.5％、铝0.08‑0.1％、钛0.12‑0.14％、镍0.05‑0.16％、钼0.05‑0.12％、铌0.008‑0.13％、锆0.001‑0.01％，铬0.15‑0.19％、钒0.3‑0.4％、余量为铁。本发明实现钢材料的耐磨耐腐蚀性能优异。

Description

耐磨耐腐蚀汽车用钢材料及其制备方法

技术领域

本发明属于钢制造技术领域，尤其涉及一种耐磨耐腐蚀汽车用钢材料及其制备方法。

背景技术

汽车的金属配套零件，不仅在结构强度与功能上有较高的要求，同时在机械加工上同样重要，这样的要求不仅是满足汽车使用上的基本条件，也是安全可靠延长使用寿命的保障。现有技术中，生产汽车配件的钢材普通的中低含量的合金钢，这些汽车金属配件在使用功能上一般是频繁的运动部件，磨损率很高，更换频繁，增加了维护成本；因此，寻找一种综合性能强，即硬度、耐磨度、耐腐蚀度性能都优异的方案，同时零件表面的耐热性能高也很重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，而提供一种耐磨耐腐蚀汽车用钢材料及其制备方法，从而实现钢材料的耐磨耐腐蚀性能优异。为了达到上述目的，本发明技术方案如下：

耐磨耐腐蚀汽车用钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.47-0.6％、硅0.1-0.18％、锰0.03-0.05％、磷<0.04％、硫0.44-0.5％、铝0.08-0.1％、钛0.12-0.14％、镍0.05-0.16％、钼0.05-0.12％、铌0.008-0.13％、锆0.001-0.01％，铬0.15-0.19％、钒0.3-0.4％、余量为铁。

具体的，所述原料的质量百分比为：碳0.5％、硅0.15％、锰0.04％、磷0.03％、硫0.48％、铝0.09％、钛0.13％、镍0.1％、钼0.09％、铌0.05％、锆0.006％、铬0.17％、钒0.35％、余量为铁。

耐磨耐腐蚀汽车用钢材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、合金块的制作：将硅铁与生铁按6-6.4：1比例投入真空感应炉中融化，再加入废钢，作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧；将三分之一的碳和锰分别进行破碎呈小颗粒，加入磷、铝、钛、镍、钼、铌、锆，铬、钒的各自质量百分比的二分之一，熔化过程中采用精炼剂精炼、浇铸、铸后热处理，冷却后制成钢坯；

S2、浇铸：将步骤1中的钢坯放入电弧炉中熔化至熔融状态，保温3-3.5h，向其中加入剩余量的碳和锰合金元素，搅拌均匀，保温25min，再向其中加入剩余组份的合金元素，充分搅拌，在1500-1600℃精炼56-64min，保温20-35min后取样，分析成份后，调整成分，熔化15-25min，铸造成型，出钢温度为1585-1590℃。

S3、锻造及热处理：对步骤2中的成型件进行锻造，开锻温度>1240℃，终锻温度>760℃，锻造变形量>33％，锻造后将铸件加热至750℃后逐渐冷却至室温。

与现有技术相比，本发明耐磨耐腐蚀汽车用钢材料及其制备方法的有益效果主要体现在：本发明的钢材料具有较好的耐腐蚀性能，在配方中添加了碳、锰、磷、铝、钛、镍、钼、铌、锆，铬、钒合金元素，使其整体的机械性能有了显著提高，尤其具有强度和硬度高、耐磨性好；综合成本不高；在制备方法中，先制成合金块再通过熔化并加入合金元素制成铸件，达到提高高强度合金钢件的韧性，减少高强度合金钢件的抗拉强度。

具体实施方式

下面结合将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1：

耐磨耐腐蚀汽车用钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.47％、硅0.18％、锰0.03％、磷0.03％、硫0.44％、铝0.1％、钛0.12％、镍0.16％、钼0.05％、铌0.13％、锆0.001％，铬0.19％、钒0.3％、余量为铁。

耐磨耐腐蚀汽车用钢材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、合金块的制作：将硅铁与生铁按6：1比例投入真空感应炉中融化，再加入废钢，作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧；将三分之一的碳和锰分别进行破碎呈小颗粒，加入磷、铝、钛、镍、钼、铌、锆，铬、钒的各自质量百分比的二分之一，熔化过程中采用精炼剂精炼、浇铸、铸后热处理，冷却后制成钢坯；

S2、浇铸：将步骤1中的钢坯放入电弧炉中熔化至熔融状态，保温3h，向其中加入剩余量的碳和锰合金元素，搅拌均匀，保温25min，再向其中加入剩余组份的合金元素，充分搅拌，在1600℃精炼56min，保温35min后取样，分析成份后，调整成分，熔化15min，铸造成型，出钢温度为1590℃。

S3、锻造及热处理：对步骤2中的成型件进行锻造，开锻温度1242℃，终锻温度763℃，锻造变形量34％，锻造后将铸件加热至750℃后逐渐冷却至室温。

实施例2：

耐磨耐腐蚀汽车用钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.6％、硅0.1％、锰0.05％、磷0.02％、硫0.5％、铝0.08％、钛0.14％、镍0.05％、钼0.12％、铌0.008％、锆0.01％，铬0.15％、钒0.4％、余量为铁。

耐磨耐腐蚀汽车用钢材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、合金块的制作：将硅铁与生铁按6.4：1比例投入真空感应炉中融化，再加入废钢，作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧；将三分之一的碳和锰分别进行破碎呈小颗粒，加入磷、铝、钛、镍、钼、铌、锆，铬、钒的各自质量百分比的二分之一，熔化过程中采用精炼剂精炼、浇铸、铸后热处理，冷却后制成钢坯；

S2、浇铸：将步骤1中的钢坯放入电弧炉中熔化至熔融状态，保温3.5h，向其中加入剩余量的碳和锰合金元素，搅拌均匀，保温25min，再向其中加入剩余组份的合金元素，充分搅拌，在1500℃精炼64min，保温20min后取样，分析成份后，调整成分，熔化25min，铸造成型，出钢温度为1585℃。

S3、锻造及热处理：对步骤2中的成型件进行锻造，开锻温度1245℃，终锻温度764℃，锻造变形量35％，锻造后将铸件加热至750℃后逐渐冷却至室温。

实施例3：

耐磨耐腐蚀汽车用钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.5％、硅0.15％、锰0.04％、磷0.03％、硫0.48％、铝0.09％、钛0.13％、镍0.1％、钼0.09％、铌0.05％、锆0.006％、铬0.17％、钒0.35％、余量为铁。

耐磨耐腐蚀汽车用钢材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、合金块的制作：将硅铁与生铁按6.2：1比例投入真空感应炉中融化，再加入废钢，作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧；将三分之一的碳和锰分别进行破碎呈小颗粒，加入磷、铝、钛、镍、钼、铌、锆，铬、钒的各自质量百分比的二分之一，熔化过程中采用精炼剂精炼、浇铸、铸后热处理，冷却后制成钢坯；

S2、浇铸：将步骤1中的钢坯放入电弧炉中熔化至熔融状态，保温3.2h，向其中加入剩余量的碳和锰合金元素，搅拌均匀，保温25min，再向其中加入剩余组份的合金元素，充分搅拌，在1550℃精炼60min，保温30min后取样，分析成份后，调整成分，熔化20min，铸造成型，出钢温度为1587℃。

S3、锻造及热处理：对步骤2中的成型件进行锻造，开锻温度1241℃，终锻温度761℃，锻造变形量34％，锻造后将铸件加热至750℃后逐渐冷却至室温。

综上，汽车配件试验数据：抗拉强度σb≥1155MPa；屈服强度σ0.2≥1180MPa；延伸率δ5(‰)≥15；断面收缩率ψ(‰)≥27；室温冲击韧性αku(42℃)≥79J/cm2；低温冲击韧性σku(-40℃)≥37J/cm2。合金钢材料在7wt％的NaCl溶液中的腐蚀情况为0.0004-0.0005mm/年，在15wt％的硫酸溶液中，腐蚀情况为0.0020-0.0035mm/年，在18wt％的氢氧化钾溶液中，腐蚀情况为0.002-0.004mm/年。

上述实施例中钢材料具有较好的耐腐蚀性能，在配方中添加了碳、锰、磷、铝、钛、镍、钼、铌、锆，铬、钒合金元素，使其整体的机械性能有了显著提高，尤其具有强度和硬度高、耐磨性好；综合成本不高；在制备方法中，先制成合金块再通过熔化并加入合金元素制成铸件，达到提高高强度合金钢件的韧性，减少高强度合金钢件的抗拉强度。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.耐磨耐腐蚀汽车用钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.47-0.6％、硅0.1-0.18％、锰0.03-0.05％、磷<0.04％、硫0.44-0.5％、铝0.08-0.1％、钛0.12-0.14％、镍0.05-0.16％、钼0.05-0.12％、铌0.008-0.13％、锆0.001-0.01％，铬0.15-0.19％、钒0.3-0.4％、余量为铁。

2.根据权利要求1所述的耐磨耐腐蚀汽车用钢材料，其特征在于：所述原料的质量百分比为：碳0.5％、硅0.15％、锰0.04％、磷0.03％、硫0.48％、铝0.09％、钛0.13％、镍0.1％、钼0.09％、铌0.05％、锆0.006％、铬0.17％、钒0.35％、余量为铁。

3.耐磨耐腐蚀汽车用钢材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、合金块的制作：将硅铁与生铁按6-6.4：1比例投入真空感应炉中融化，再加入废钢，作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧；将三分之一的碳和锰分别进行破碎呈小颗粒，加入磷、铝、钛、镍、钼、铌、锆，铬、钒的各自质量百分比的二分之一，熔化过程中采用精炼剂精炼、浇铸、铸后热处理，冷却后制成钢坯；

S2、浇铸：将步骤1中的钢坯放入电弧炉中熔化至熔融状态，保温3-3.5h，向其中加入剩余量的碳和锰合金元素，搅拌均匀，保温25min，再向其中加入剩余组份的合金元素，充分搅拌，在1500-1600℃精炼56-64min，保温20-35min后取样，分析成份后，调整成分，熔化15-25min，铸造成型，出钢温度为1585-1590℃。

S3、锻造及热处理：对步骤2中的成型件进行锻造，开锻温度>1240℃，终锻温度>760℃，锻造变形量>33％，锻造后将铸件加热至750℃后逐渐冷却至室温。