CN108246818A - 一种汽车安全带拉杆用中碳钢材料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车安全带拉杆技术领域，具体公开一种汽车安全带拉杆用中碳钢材料及其制备工艺。本发明制备工艺至少包括以下步骤：选用SWRCH35K材料作为母材；初次拉拔：总压缩率为60‑80％，部分压缩率为5‑15％；球化退火：先升温到奥氏体转变温度以上20‑30℃，保温5‑6h，然后再以8‑10℃/小时冷却到奥氏体转变温度以下20‑30℃，保温3‑4小时，再随炉冷却至出炉；精度拉拔：单道次拉拔，其压缩率控制为10‑15％。本发明制备的中碳钢材料具有较高的抗冲击能力，硬度HRB：85‑95，抗拉强度：650‑800MPa，适用于后续产品加工成型的同时确保其经过一定的拉力而不变形。

Description

一种汽车安全带拉杆用中碳钢材料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及汽车安全带拉杆技术领域，尤其涉及一种汽车安全带拉杆用中碳钢材料及其制备工艺。

背景技术

瑞典沃尔沃汽车公司工程师尼尔斯·博林(Nils Bolin)于1959年发明了汽车三点式安全带，沃尔沃公司在1963年也在旗下全系车型上标配安全带，这标志着汽车安全带作为一种标准配置大规模应用于汽车之上。

1992年，我国公安部于1992年11月15日颁布了通告，规定从1993年7月1日起，所有小客车(包括轿车、吉普车、面包车、微型车)驾驶人和前排座乘车人必须使用安全带。

经过40多年的发展，汽车安全带逐渐走向成熟。现在的安全带均由强度极大的合成纤维制成，带有自锁功能的卷收器，三点式设计对驾差乘人员的肩部和腰部同时实现约束。

汽车安全带是重要的被动安全件，起着约束位移和缓冲作用。当碰撞事故发生时，安全带通过内部锁止机构锁紧，从而将乘员“束缚”在座椅上，减少乘员发生二次碰撞的危险，同时避免乘员在车辆发生滚翻等危险情况下被抛离座椅，起到防护、防止乘员受到严重或致命伤害的作用。

随着人民生活水平的提高，汽车逐渐走进了千家万户，中国已经进入汽车时代，而汽车安全带作为重要的安全装置在保护司机和乘客的生命安全方面起着非常重要的作用。根据东京大学的研究，若后座乘客系安全带能降低前座者的八成死亡率，因为汽车撞击时，没系安全带的后座乘客会撞向前座背后。2004年，高速公路上车祸的受害者有55％没有系安全带，而据美国公路安全保险协会IIHS估计，2002年有14570人从死神手下逃脱，原因仅仅是他们系好了安全带。

作为汽车安全带其中重要的组成部分，安全带拉杆用钢，承担着重大的责任。作为汽车安全带拉杆用钢，需要承受较大的冲击力，同时具有较高的硬度，以及良好的综合性能。但是目前汽车安全带拉杆用钢的综合性能不理想，硬度低、能承受的冲击力低。

发明内容

针对现有汽车安全带拉杆用钢的综合性能不理想，硬度低、能承受的冲击力低等问题，本发明提供一种汽车安全带拉杆用中碳钢材料的制备工艺。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种汽车安全带拉杆用中碳钢材料的制备工艺，所述制备工艺至少包括以下步骤：

步骤1、选材：选用SWRCH35K材料作为母材；

步骤2、初次拉拔：控制拉拔处理的总压缩率和部分压缩率，对所述母材进行初次拉拔处理，其中，所述总压缩率为60-80％，所述部分压缩率为5-15％；

步骤3、球化退火：将经初次拉拔处理的母材进行加热处理，升温到奥氏体转变温度以上20-30℃，保温5-6h，然后再以8-10℃/小时冷却到奥氏体转变温度以下20-30℃，保温3-4小时，再随炉冷却至出炉；

步骤4、精度拉拔：将经过球化退火处理的母材进行精度拉拔，精度拉拔控制压缩率为10-15％。

以及，一种汽车安全带拉杆用中碳钢材料由上述工艺制备获得。

以及，一种汽车安全带拉杆，所述汽车安全带拉杆采用上述的汽车安全带拉杆用中碳钢材料制成。

相对于现有技术，本发明提供的汽车安全带拉杆用中碳钢材料的制备工艺具有以下优势：

(1)初次拉拔工艺中，要求总压缩率为60-80％，总压缩率大，其产生的变形量就越大，钢丝的内部组织被机械的拉细、拉碎，内部组织位错增加，是线材具有较高的位错能量，为后续热处理提供能量，更好的得到均匀球状的金相组织，但总压缩率达到一定的程度时，因材料的加工硬化现象，使材料无法进行再次拉拔，因此不宜超过80％；

部分压缩率是相邻道次之间的压缩率。

采取小的部分压缩率，使加工过程中钢丝表面加工硬化程度大幅度降低，减少产品表面微裂纹、麻点等缺陷，提高产品性能稳定性，同时使材料表面与芯部的性能一致。当部分压缩率小到一定程度时，导致拉拔力小，线材尺寸波动大，精度难以控制，同时小的部分压缩率，线材表面粗糙度也满足不了客户要求，部分压缩率控制在5-15％。

(2)球化退火整个过程关键在于对温度控制，如果保温温度过高，渗碳体就会均匀溶于奥氏体中，从而形成单一均匀的奥氏体组织，按照球化理论，均匀的奥氏体很难转变成球状渗碳体组织，同理，当保温温度较低时，渗碳体没有被充分溶断，容易形成网状的渗碳体组织，降低材料的抗冲击能力。

(3)精度拉拔：采取小的压缩率，使加工过程中钢丝表面加工硬化程度大幅度降低，减少产品表面微裂纹、麻点等缺陷，提高产品性能稳定性，同时使材料表面与芯部的性能一致。

本发明制备的汽车安全带拉杆用中碳钢材料，其性能如下：

金相组织晶粒均匀、球化率高，无异常组织，线材的抗冲击能力高；

硬度HRB：85-95，适用于后续产品加工成型；

抗拉强度：650-800MPa，适用于后续产品加工成型的同时确保其经过一定的拉力而不变形。

本发明制备的汽车安全带拉杆用中碳钢材料的刚冲击能力强，硬度高，各项性能明显优越于目前市场类似产品，可更好的应用于汽车零配件行业，提高汽车零配件产品的使用安全性能及寿命，具有良好的市场前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的母材SWRCH35K的金相照片；

图2是本发明实施例提供的汽车安全带拉杆用中碳钢材料的金相照片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种汽车安全带拉杆用中碳钢材料的制备工艺，所述制备工艺至少包括以下步骤：

步骤1、选材：选用SWRCH35K材料作为母材；

步骤2、初次拉拔：控制拉拔处理的总压缩率和部分压缩率，对所述母材进行初次拉拔处理，其中，所述总压缩率为60-80％，所述部分压缩率为5-15％；

步骤3、球化退火：将经初次拉拔处理的母材进行加热处理，升温到奥氏体转变温度以上20-30℃，保温5-6h，然后再以8-10℃/小时冷却到奥氏体转变温度以下20-30℃，保温3-4小时，再随炉冷却至出炉；

步骤4、精度拉拔：将经过球化退火处理的母材进行精度拉拔，精度拉拔处理控制部分压缩率为10-15％。

本发明提供的汽车安全带拉杆用中碳钢材料的制备工艺具有以下优势：

所述步骤1中，线材的力学性能主要与其化学成分组成及显微组织，控制化学成分范围可使机械性能得到较大的提高，本项目从成本上考虑，以提高企业的原料使用竞争优势，因此在对原材料选择就显得尤为重要，对其显微结构组织，非金属夹杂物控制更为严格。

本发明实施例采用SWRCH35K材料作为母材，有利于得到具有较好抗冲击性能的碳钢材料，进而满足汽车安全带拉杆对碳钢材料的要求。本材料选用国内生产的SWRCH35K材料作为母材，参考JIS G3507-1标准，在进料检验时特别对S、P含量严格控制，对化学成分偏析，内部组织状况、原始尺寸精度以及各种性能波动的稳定性方面更为严格控制，以满足生产的需要。优选的，以所述母材的总质量为100％计，S、P的质量百分含量均≤0.025％；所述母材的内部组织为铁素体和珠光体，且均匀分布，晶粒度为8-9级；原始尺寸精度要求为公差±0.2mm。母材的抗拉强度是600-620MPa。

所述步骤2中，初次拉拔处理的目的在于对最终产品的影响体现在钢丝拉拔的过程产生了加工硬化，故使钢铁材料的内部组织和机械性能等发生可质的变化，从而材料在具有较好抗冲击能力情况下获得较好的抗变形能力为后续热处理提供能量，更好的得到均匀球状的金相组织。

具体的，本发明实施例所属初次拉拔工艺中，要求总压缩率为60-80％，总压缩率大，其产生的变形量就越大，钢丝的内部组织被机械的拉细、拉碎，内部组织位错增加，是线材具有较高的位错能量，为后续热处理提供能量，更好的得到均匀球状的金相组织，但总压缩率达到一定的程度时，因材料的加工硬化现象，使材料无法进行再次拉拔，因此不宜超过80％；进一步优选的，采取小的部分压缩率，使加工过程中钢丝表面加工硬化程度大幅度降低，减少产品表面微裂纹、麻点等缺陷，提高产品性能稳定性，同时使材料表面与芯部的性能一致。当部分压缩率小到一定程度时，导致拉拔力小，线材尺寸波动大，精度难以控制，同时小的部分压缩率，线材表面粗糙度也满足不了客户要求，部分压缩率控制在5-15％。

所述步骤3中，球化退火对材料的冲击韧性至关重要，选择适宜的球化退火工艺，使钢铁材料的微观组织中的碳化物球化，使组织均匀化，提高产品的综合性能，为后续加工提供便利。

优选地，所述SWRCH35K材料的奥氏体转变温为720℃。

优选地，所述步骤3中球化退火全过程在甲醇气氛中进行，以确保材料在退火过程中不被脱碳。进一步优选的，甲醇气流量2L/min。所述甲醇气经过甲醇液体裂解生成，甲醇液体的浓度为≥99％。

优选地，所述步骤3中出炉温度为450-500℃。

所述步骤4中，精度拉拔的目的在于得到所需的断面尺寸和形状，钢丝表面加工硬化程度大幅度降低，使材料表面与芯部的性能一致，减少产品表面微裂纹、麻点等缺陷，提高产品性能稳定性，从而材料在具有较好抗冲击能力情况下获得较好的抗变形能力。。

本发明实施例通过初次拉拔和精度拉拔的收缩率的控制，线材不仅可以得到所需的断面尺寸和形状，还由于钢丝拉拔的过程产生了加工硬化，故使钢铁材料的内部组织和机械性能等发生可质的变化，从而材料在具有较好抗冲击能力情况下获得较好的抗变形能力。

进一步地，本发明还提供一种汽车安全带拉杆用中碳钢材料，所述汽车安全带拉杆用中碳钢材料由上述工艺制备获得。

进一步地，本发明还提供一种汽车安全带拉杆，所述汽车安全带拉杆采用上述汽车安全带拉杆用中碳钢材料制成。

为了更好的说明本发明实施例提供的，下面通过实施例做进一步的举例说明。

实施例1

本实施例提供一种汽车安全带拉杆用中碳钢材料的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：

步骤1、选材：选用国内生产的SWRCH35K材料作为母材，并对其进行进料检验：所述母材的总质量为100％计，S含量为0.02％，P含量为0.025％；内部组织为铁素体和珠光体，且均匀分布，无异常组织，晶粒度为8级；原始尺寸精度要求为公差±0.1mm；抗拉强度是620MPa。

步骤2、初次拉拔：采取大的总压缩率和小的部分压缩率相结合的原则进行，总压缩率为70％，部分压缩率为5％；

步骤3、球化退火：先升温到740℃，保温5h，然后再以10℃/小时冷却到695℃，保温3小时，再随炉冷却至450℃出炉；

步骤4、精度拉拔：采取小的压缩率原则，压缩率为12％。

实施例2

本实施例提供一种汽车安全带拉杆用中碳钢材料的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：

步骤1、选材：选用国内生产的SWRCH35K材料作为母材，并对其进行进料检验：所述母材的总质量为100％计，S含量为0.025％，P含量为0.018％；内部组织为铁素体和珠光体，且均匀分布，无异常组织，晶粒度为9级；原始尺寸精度要求为公差±0.2mm；抗拉强度是600MPa。

步骤2、初次拉拔：采取大的总压缩率和小的部分压缩率相结合的原则进行，总压缩率为80％，部分压缩率为15％；

步骤3、球化退火：先升温到750℃，保温5h，然后再以10℃/小时冷却到695℃，保温3小时，再随炉冷却至450℃出炉；

步骤4、精度拉拔：采取小的压缩率原则，压缩率为12％。

实施例3

本实施例提供一种汽车安全带拉杆用中碳钢材料的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：

步骤1、选材：选用国内生产的SWRCH35K材料作为母材，并对其进行进料检验：所述母材的总质量为100％计，S含量为0.022％，P含量为0.015％；内部组织为铁素体和珠光体，且均匀分布，无异常组织，晶粒度为8级；原始尺寸精度要求为公差±0.12mm；抗拉强度是605MPa。

步骤2、初次拉拔：采取大的总压缩率和小的部分压缩率相结合的原则进行，总压缩率为75％，部分压缩率为12％；

步骤3、球化退火：先升温到745℃，保温4h，然后再以10℃/小时冷却到690℃，保温3.5小时，再随炉冷却至480℃出炉；

步骤4、精度拉拔：采取小的压缩率原则，压缩率为10％。

为了更好的说明本发明实施例提供的汽车安全带拉杆用中碳钢材料的特性，下面将实施例1、2、3制备的汽车安全带拉杆用中碳钢材料成品进行性能检测，测试结果如下表所示。

表1性能检测结果

项目	技术指标	实施例1	实施例2	实施例3
					晶粒度	≥9.5级	10.5级	10.5级	11级
脱碳层深度	≤0.10mm	0.00mm	0.00mm	0.03mm
					硬度HRB	85-95	86	92	89
抗拉强度	650-800MPa	700MPa	730MPa	760MPa

由表1可以看出，本发明制备的汽车安全带拉杆用中碳钢材料成品，各项性能明显优越于目前市场类似产品，可更好的应用于汽车零配件行业，提高汽车零配件产品的使用安全性能及寿命，具有良好的市场前景。

母材SWRCH35K的金相照片如图1所示，实施例1制备的汽车安全带拉杆用中碳钢材料的金相照片如图2所示。

由图1和图2可以看出，本发明实施例1制备的汽车安全带拉杆用中碳钢材料晶粒排布均匀，无晶粒粗大、魏氏组织等异常组织，符合汽车安全带拉杆用中碳钢材料关于金相组织的技术指标。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车安全带拉杆用中碳钢材料的制备工艺，其特征在于：所述制备工艺至少包括以下步骤：

步骤1、选材：选用SWRCH35K材料作为母材；

步骤2、初次拉拔：控制拉拔处理的总压缩率和部分压缩率，对所述母材进行初次拉拔处理，其中，所述总压缩率为60-80％，所述部分压缩率为5-15％；

步骤3、球化退火：将经初次拉拔处理的母材进行加热处理，升温到奥氏体转变温度以上20-30℃，保温5-6h，然后再以8-10℃/小时冷却到奥氏体转变温度以下20-30℃，保温3-4小时，再随炉冷却至出炉；

步骤4、精度拉拔：将经过球化退火处理的母材进行精度拉拔，精度拉拔控制压缩率为10-15％。

2.如权利要求1所述的汽车安全带拉杆用中碳钢材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤3中球化退火全过程在甲醇气氛中进行，甲醇气流量2L/min。

3.如权利要求2所述的汽车安全带拉杆用中碳钢材料的制备工艺，其特征在于：所述甲醇气经过甲醇液体裂解生成，甲醇液体的浓度为≥99％。

4.如权利要求1所述的汽车安全带拉杆用中碳钢材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤3中出炉温度为450-500℃。

5.如权利要求1所述的汽车安全带拉杆用中碳钢材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤3中奥氏体转变温度为720℃。

6.如权利要求1所述的汽车安全带拉杆用中碳钢材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤1中，以所述母材的总质量为100％计，S、P的质量百分含量均≤0.025％；所述母材的内部组织为铁素体和珠光体，且均匀分布，晶粒度为8-9级。

7.如权利要求1所述的汽车安全带拉杆用中碳钢材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤1中母材的原始尺寸精度要求为公差±0.2mm。

8.如权利要求1所述的汽车安全带拉杆用中碳钢材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤1中母材的抗拉强度是600-620MPa。

9.一种汽车安全带拉杆用中碳钢材料，其特征在于：所述汽车安全带拉杆用中碳钢材料由上述权利要求1-8任一项所述工艺制备获得。

10.一种汽车安全带拉杆，其特征在于：所述汽车安全带拉杆采用权利要求9所述的汽车安全带拉杆用中碳钢材料制成。