CN109097698B - 汽车同步器齿环冷轧合金钢带16MnCr5轧制工艺 - Google Patents

汽车同步器齿环冷轧合金钢带16MnCr5轧制工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及了一种汽车同步器齿环冷轧合金钢带16MnCr5轧制工艺，材料先进行第一次退火热处理，再经冷轧工艺，达到特定的压缩比，然后进行第二次退火热处理，控制加热段的温度，控制冷却温度和速度，即可得到符合参数的钢带。本发明的一种汽车同步器齿环冷轧合金钢带16MnCr5轧制工艺，得到的钢带16MnCr5的组织由原来的热轧片状珠光体组织转变为颗粒状珠光体组织，并且小而均匀，珠光体等级为3.0‑3.1级，碳化物尺寸不大于CG2.3级，满足冲压折弯不开裂的要求，也满足经渗氮处理时零件不变形的要求，符合汽车同步器齿环所需的高屈服高延伸性能的冷轧合金钢带16MnCr5的要求。

Description

汽车同步器齿环冷轧合金钢带16MnCr5轧制工艺
技术领域
本发明涉及金属轧制工艺技术领域，特别是涉及一种汽车同步器齿环冷轧合金钢带16MnCr5轧制工艺。
背景技术
作为汽车变速箱关键结构件，汽车同步器齿环因其结构和工艺复杂(冲压，折弯)，且需承受换挡冲击疲劳载荷。因此在材料选择上较为考究。国产传统工艺上，选择的材质是铜质合金，通过锻造成型。其优点在于延展性好，易于加工。且加工后零件强度高。但缺点在价格高，锻造成型效率低。国外目前普遍采用以钢代铜工艺，用优质低合金结构钢16MnCr5，利用了低碳低合金的优质成型性能，使得零件的结构更加复杂和合理，而且由于强度较低形成性很好，而且经过软氮化处理后，可大幅度提高材料表面的耐磨性。
但常规16MnCr5冷轧精冲钢带无法同时满足本专利既要求良好的折弯性能(延伸率A80＞30％，T0角度折弯不得发生开裂，屈服强度≤350MPa)，和抗热应力变形能力(屈服强度＞250MPa)。
发明内容
本发明提供了一种汽车同步器齿环冷轧合金钢带16MnCr5轧制工艺，得到的钢带16MnCr5的组织由原来的热轧片状珠光体组织转变为颗粒状珠光体组织，并且小而均匀，珠光体等级为3.0-3.1级，碳化物尺寸不大于CG2.3级，符合汽车同步器齿环所需的高屈服高延伸性能的冷轧合金钢带16MnCr5的要求。
一种汽车同步器齿环冷轧合金钢带16MnCr5轧制工艺，其冷轧合金钢带16MnCr5的成分质量百分比为：C：0.14％-0.19％，Si：≤0.4％，Mn：1.00％-1.30％，Cr：0.80％-1.10％，P：≤0.015％，S：≤0.01％，其加工工艺具体按以下步骤进行的：
第一步，取热轧钢卷，规格为3.5*1250mm*C(卷)；经表皮处理工艺去除表面氧化层；
第二步，分条成卷3.5*90mm；
第三步，进行第一次退火热处理，具体为：
1】加热至400℃，保温4小时，去除钢带表面的水份、油污，确保炉内真空度，然后充入液氨分解的保护气体：氢气和氮气，确保炉内保护气体的浓度和纯度，防止退火热处理过程中钢带表面的氧化二引起表面缺陷形成；
2】加热至690℃保温14小时，在较低温度下进行再结晶处理，确保再结晶退火工艺完成，获得了良好的组织和性能效果；
3】降温至580℃后吊外罩，加快降低炉内温度，使钢带组织发生细微的变化，细小碳化从基体中析出，使组织更为均匀；
4】降温至270℃，水冷是在内罩表面用水喷淋，加速冷却，70℃出炉；
第四步，进行多道冷轧轧制，每道冷轧工艺皆采用小变形量轧制，将材料从3.5mm轧至2.25mm；
第五步，进行第二次退火热处理，具体为：
1】加热至400℃，保温4小时，然后充入液氨分解的保护气体：氢气和氮气，确保炉内保护气体的浓度和纯度；
2】加热至670℃保温14小时；
3】降温至560℃后吊外罩；
4】降温至270℃，水冷是在内罩表面用水喷淋，加速冷却，70℃出炉；
第六步，成品平整分条，最终成品规格为2.25±0.02mm*90mm。
所述第四步中，材料经4道冷轧，依次变形尺寸为3.5-3.2-2.9-2.6-2.25mm。
本发明的优点：本发明的一种汽车同步器齿环冷轧合金钢带16MnCr5轧制工艺，得到的钢带16MnCr5的组织由原来的热轧片状珠光体组织转变为颗粒状珠光体组织，并且小而均匀，珠光体等级为3.0-3.1级，碳化物尺寸不大于CG2.3级，满足冲压折弯不开裂的要求，也满足经渗氮处理时零件不变形的要求，符合汽车同步器齿环所需的高屈服高延伸性能的冷轧合金钢带16MnCr5的要求。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
实施例
一种汽车同步器齿环冷轧合金钢带16MnCr5轧制工艺，其冷轧合金钢带16MnCr5的成分质量百分比为：C：0.14％-0.19％，Si：≤0.4％，Mn：1.00％-1.30％，Cr：0.80％-1.10％，P：≤0.015％，S：≤0.01％，其加工工艺具体按以下步骤进行的：
第一步，取热轧钢卷，规格为3.5*1250mm*C(卷)；经表皮处理工艺去除表面氧化层；
第二步，分条成卷3.5*90mm；
第三步，进行第一次退火热处理，具体为：
1】加热至400℃，保温4小时，去除钢带表面的水份、油污，确保炉内真空度，然后充入液氨分解的保护气体：氢气和氮气，确保炉内保护气体的浓度和纯度，防止退火热处理过程中钢带表面的氧化二引起表面缺陷形成；
2】加热至690℃保温14小时，在较低温度下进行再结晶处理，确保再结晶退火工艺完成，获得了良好的组织和性能效果；
3】降温至580℃后吊外罩，加快降低炉内温度，使钢带组织发生细微的变化，细小碳化从基体中析出，使组织更为均匀；
4】降温至270℃，水冷是在内罩表面用水喷淋，加速冷却，70℃出炉；
第四步，进行4道冷轧轧制，每道冷轧工艺皆采用小变形量轧制，将材料从3.5mm轧至2.25mm，依次变形尺寸为3.5-3.2-2.9-2.6-2.25mm。
第五步，进行第二次退火热处理，具体为：
1】加热至400℃，保温4小时，然后充入液氨分解的保护气体：氢气和氮气，确保炉内保护气体的浓度和纯度；
2】加热至670℃保温14小时；
3】降温至560℃后吊外罩；
4】降温至270℃，水冷是在内罩表面用水喷淋，加速冷却，70℃出炉；
第六步，成品平整分条，最终成品规格为2.25±0.02mm*90mm。
对比例一
加工工艺具体按以下步骤进行的：
第一步，取热轧钢卷，规格为3.0*1250mm*C(卷)；经表皮处理工艺去除表面氧化层；
第二步，分条成卷3.0*90mm；
第三步，进行第一次退火热处理，具体为：
1】加热至400℃，保温4小时，去除钢带表面的水份、油污，确保炉内真空度，然后充入液氨分解的保护气体：氢气和氮气，确保炉内保护气体的浓度和纯度，防止退火热处理过程中钢带表面的氧化二引起表面缺陷形成；
2】加热至690℃保温14小时，在较低温度下进行再结晶处理，确保再结晶退火工艺完成，获得了良好的组织和性能效果；
3】降温至580℃后吊外罩，加快降低炉内温度，使钢带组织发生细微的变化，细小碳化从基体中析出，使组织更为均匀；
4】降温至270℃，水冷是在内罩表面用水喷淋，加速冷却，70℃出炉；
第四步，进行3道冷轧轧制，每道冷轧工艺皆采用小变形量轧制，将材料从3.0mm轧至2.25mm，依次变形尺寸为3.0-2.7-2.4-2.25mm。
第五步，进行第二次退火热处理，具体为：
1】加热至400℃，保温4小时，然后充入液氨分解的保护气体：氢气和氮气，确保炉内保护气体的浓度和纯度；
2】加热至670℃保温14小时；
3】降温至560℃后吊外罩；
4】降温至270℃，水冷是在内罩表面用水喷淋，加速冷却，70℃出炉；
第六步，成品平整分条，最终成品规格为2.25±0.02mm*90mm。
对比例二
加工工艺具体按以下步骤进行的：
第一步，取热轧钢卷，规格为4.0*1250mm*C(卷)；经表皮处理工艺去除表面氧化层；
第二步，分条成卷4.0*90mm；
第三步，进行第一次退火热处理，具体为：
1】加热至400℃，保温4小时，去除钢带表面的水份、油污，确保炉内真空度，然后充入液氨分解的保护气体：氢气和氮气，确保炉内保护气体的浓度和纯度，防止退火热处理过程中钢带表面的氧化二引起表面缺陷形成；
2】加热至690℃保温14小时，在较低温度下进行再结晶处理，确保再结晶退火工艺完成，获得了良好的组织和性能效果；
3】降温至580℃后吊外罩，加快降低炉内温度，使钢带组织发生细微的变化，细小碳化从基体中析出，使组织更为均匀；
4】降温至270℃，水冷是在内罩表面用水喷淋，加速冷却，70℃出炉；
第四步，进行6道冷轧轧制，每道冷轧工艺皆采用小变形量轧制，将材料从4.0mm轧至2.25mm，依次变形尺寸为4.0-3.7-3.4-3.1-2.8-2.5-2.25mm；
第五步，进行第二次退火热处理，具体为：
1】加热至400℃，保温4小时，然后充入液氨分解的保护气体：氢气和氮气，确保炉内保护气体的浓度和纯度；
2】加热至670℃保温14小时；
3】降温至560℃后吊外罩；
4】降温至270℃，水冷是在内罩表面用水喷淋，加速冷却，70℃出炉；
第六步，成品平整分条，最终成品规格为2.25±0.02mm*90mm。
分别对测试实施例、对比例一至二的材料的性能，具体参数如下表：
Figure GDA0002648674080000051
通过上表可以看出，仅有实施例的各参数符合指标，换句话说，以实施例特定的冷轧压缩比以及退火处理参数，才能得到符合指标的材料。
本实施例的一种汽车同步器齿环冷轧合金钢带16MnCr5轧制工艺，轧制的总压缩比过小，材料心部无法冷变形，导致心部和表面在退火过程中晶粒不均匀，延伸率不足；轧制的总压缩比过大，材料退火过程中驱动力相应较大，晶粒极易长大，屈服强度过低。
本实施例的一种汽车同步器齿环冷轧合金钢带16MnCr5轧制工艺，得到的钢带16MnCr5的组织由原来的热轧片状珠光体组织转变为颗粒状珠光体组织，并且小而均匀，珠光体等级为3.0-3.1级，碳化物尺寸不大于CG2.3级，满足冲压折弯不开裂的要求，也满足经渗氮处理时零件不变形的要求，符合汽车同步器齿环所需的高屈服高延伸性能的冷轧合金钢带16MnCr5的要求。
上述实施例不应以任何方式限制本发明，凡采用等同替换或等效转换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种汽车同步器齿环冷轧合金钢带16MnCr5轧制工艺，其冷轧合金钢带16MnCr5的成分质量百分比为：C：0.14%-0.19%，Si：≤0.4%，Mn：1.00%-1.30%，Cr：0.80%-1.10%，P：≤0.015%，S：≤0.01%，其特征在于：加工步骤按以下步骤进行的：
第一步，取热轧钢卷，规格为3.5*1250mm*C；经表皮处理工艺去除表面氧化层；
第二步，分条成卷3.5*90mm；
第三步，进行第一次退火处理，具体为：
1)加热至400℃，保温4小时，去除钢带表面的水份、油污，确保炉内真空度，然后充入液氨分解的保护气体：氢气和氮气，确保炉内保护气体的浓度和纯度，防止退火热处理过程中钢带表面的氧化而引起表面缺陷形成；
2)加热至690℃保温14小时，在较低温度下进行再结晶处理，确保再结晶退火工艺完成，获得良好的组织和性能效果；
3)降温至580℃后吊外罩，加快降低炉内温度，使钢带组织发生细微的变化，细小碳化从基体中析出，使组织更均匀；
4)降温至270℃，水冷是在内罩表面用水喷淋，加速冷却，70℃出炉；
第四步，进行多道冷轧轧制，每道冷轧工艺皆采用小变形量轧制，将材料从3.5mm轧至2.25mm，依次经过4道冷轧，依次变形尺寸为3.5-3.2-2.9-2.6-2.25mm；
第五步，进行第二次退火处理，具体为：
1)加热至400℃，保温4小时，然后充入液氨分解的保护气体：氢气和氮气，确保炉内保护气体的浓度和纯度；
2)加热至670℃保温14小时；
3)降温至560℃后吊外罩；
4)降温至270℃，水冷是在内罩表面用水喷淋，加速冷却，70℃出炉；
第六步，成品平整分条，最终成品规格为2.25±0.02mm*90mm。
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