CN110576042B - 一种发动机涨断连杆及用钢的制法和其锻件的制法 - Google Patents

一种发动机涨断连杆及用钢的制法和其锻件的制法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发动机涨断连杆及用钢的制法和其锻件的制法，所述发动机涨断连杆用钢的制造方法包括开轧、穿水冷却、精轧、穿水冷却和终轧，将非调质钢轧制成为Φ50～Φ70的棒材；所述发动机涨断连杆用钢制造锻件的方法包括下料、感应加热、辊锻、吹风、锻造成型、冲孔切边、整形和控制冷却，所述感应加热温度为1260～1280℃，辊锻温度为1220～1250℃，锻造成型温度为950～1000℃。本发明的连杆有效细化了连杆的晶粒度，起到细晶强化的作用；有效地提高了材料的强度和韧、塑性，提高了连杆的综合力学性能；其制造方法简化了传统连杆的生产工艺，获得良好的经济效益、社会效益和环境效益。

Description

一种发动机涨断连杆及用钢的制法和其锻件的制法
技术领域
本发明涉及一种发动机涨断连杆及制造方法，具体涉及一种发动机涨断连杆及用高碳非调质钢的制造方法和其锻件的制造方法。
背景技术
近年来，随着汽车产业的不断优化升级，微合金非调质钢代替调质钢应用于汽车产业的优点日益突出，因其具有优异的加工性能、绿色节能的环境效益和较低的生产费用而日趋广泛地用于汽车锻件。连杆是汽车发动机中的主要零件之一，主要用于连接发动机的活塞和曲轴，要承受一定的压缩、拉伸等交变载荷，因此要求发动机连杆具有良好的力学性能。目前，发动机连杆大多采用调质钢制造，其繁琐的调质、校直、加工等工序，生产成本高、能量消耗大，加剧了环境污染，且存在淬火变形、开裂等质量问题，与汽车工业发展中的节能减排不相符。
发明内容
发明目的：本发明提出一种发动机涨断连杆，采用高碳非调质钢制造，能够有效细化连杆的晶粒度，并通过弥散强化的方式，有效地提高材料的强度、韧性和塑性，从而提高高碳非调质涨断连杆的综合力学性能，并可取消调质处理、简化加工工艺。
本发明的第二个目的是提出一种上述发动机涨断连杆用高碳非调质钢的制造方法。
本发明的第三个目的是提出一种利用上述发动机涨断连杆用高碳非调质钢制造锻件的方法。
技术方案：本发明所述的发动机涨断连杆用钢的制造方法，包括开轧、穿水冷却、精轧、穿水冷却和终轧，将非调质钢轧制成为Φ50～Φ70的棒材；所述轧制加热温度为1200～1280℃，开轧温度为1050～1180℃，精轧温度为950～1100℃，终轧温度为900～1050℃。
优选的，所述终轧后所得棒材加热至1150℃以上保温，检验其奥氏体晶粒度；更优选的，所述奥氏体晶粒度细于6级。其目的是为了确保连杆在经过后续锻造工序后，具有较细的晶粒度。
具体而言，采用适宜的轧制加热温度，可以使材料中的微合金元素能够充分地固溶于奥氏体中，在轧制后冷却时以弥散、细小的颗粒状第二相的形式从基体中析出，在后续锻造加热时起到阻碍晶粒长大的作用，以此达到细化晶粒的作用。
优选的，所述钢所包含的化学元素百分比含量为：C：0.65～0.75％，Si：0.10～0.30％，Mn：0.30～0.75％，S：0.040～0.080％，Cr：0.01～0.20％，V：0.010～0.05％，N：0.01～0.02％，Al：0.01～0.025％，余量为Fe和杂质。
本发明所述的利用上述发动机涨断连杆用钢制造锻件的方法，包括下料、感应加热、辊锻、吹风、锻造成型、冲孔切边、整形和控制冷却。
优选的，所述感应加热的温度设为1260～1280℃，采用适宜的加热温度，可以使轧制后材料中析出的微合金第二相能够充分地固溶于奥氏体中，从而达到弥散强化的目的。
优选的，所述辊锻(预锻)温度为1220～1250℃。
优选的，辊锻之后将工件分散放置于以一定速度前进的传送带上，并辅以吹风，使其温度降至950～1000℃后再进行后续锻造成型。
优选的，所述锻造成型(终锻)温度为950～1000℃；采用较低的终锻温度，有利于基体中的第二相弥散、细小的析出，阻碍再结晶晶粒长大，同时较低的温度也不利于再结晶晶粒的静态长大。
优选的，所述辊锻是横向辊压成中部为圆杆、两端近似球形的哑铃状预锻件；所述锻造成型是对辊锻后的哑铃状预锻件进行横向模锻，锻造成型后连杆工字筋部位变形量为75～80％，大头部位变形量为25～30％，小头部位变形量为30～35％。采用足够的变形量可以使连杆锻造时更易发生完全动态再结晶，并提高再结晶形核率，从而达到细化晶粒的作用。
优选的，所述的冲孔切边和整形工序的温度为900～950℃。
优选的，所述整形工序后的控制冷却工序，是将工件分散悬挂于以一定速度前进的冷却线上，采用旋转吹风的冷却方式，对发动机涨断连杆进行吹风冷却，使发动机涨断连杆以较快的冷却速度冷至Ac1以下某一温度；然后放入料箱集中冷却，以较慢的冷却速度缓慢冷却至室温。
优选的，所述旋转吹风的冷却速度为3～5℃/s，料箱中冷却速度低于2.0℃/s。
具体而言，控制冷却工序主要作用是使工件在较大的过冷度下均匀冷却，以此减少晶粒长大的能量，同时也缩短了晶粒长大的时间，从而限制了晶粒的长大，达到了控制晶粒度的目的。由于旋转吹风获得的组织较为均匀，有利于后续的切削加工和避免感应淬火变形、开裂等问题，并可进一步提高疲劳性能等；最后将工件放入料箱集中冷却，使工件以低于2.0℃/s冷却速度冷却至室温，可以让过冷奥氏体向铁素体和珠光体组织充分转变，获得细小的晶内铁素体和细小的珠光体组织，增强连杆的强韧性。
采用上述发动机涨断连杆用高碳非调质钢及其锻件的制造方法制造的连杆，所述连杆由大、小头部位和杆部三个部分构成的一个实心整体。经锻造和冷却后，最终所得连杆的大、小头部位晶粒度细于5级；连杆的杆部晶粒度细于7级；所述大、小头部位和杆部的组织均为珠光体和铁素体。
有益效果：本发明在达到了汽车用连杆相关技术要求的同时，还有效细化了连杆的晶粒度，起到细晶强化的作用，解决了传统非调质钢连杆在锻造后晶粒粗大的缺点；同时，还通过弥散强化的方式，有效地提高了材料的强度和韧、塑性，提高了连杆的综合力学性能；其制造方法取消了调质处理，简化了传统连杆的生产工艺，获得良好的经济效益、社会效益和环境效益。
具体实施方式
实施例1
将含有化学元素C：0.67％、Si：0.10％、Mn：0.33％、S：0.04％、Cr：0.08％、V：0.04％、N：115ppm、Al：0.018％、余量为Fe和杂质的非调质钢加热至1280℃；通过开轧、穿水冷却、精轧、穿水冷却、终轧工序对材料进行轧制，开轧温度1180℃，终轧温度为1050℃，其中材料的精轧温度为1100℃，经轧制处理后所得棒材的直径为55mm。将上述棒材感应加热至1260℃；通过辊锻和锻造成型工序对轧制后所得棒材进行辊锻，辊锻(预锻)温度为1220℃；辊锻后将工件分散放置于以一定速度前进的传送带上，并辅以吹风，使其温度降至1000℃后进行锻造成型；锻造成型为横向压扁，锻造成型(终锻)温度为1000℃，锻造成型后连杆工字筋部位变形量为75～80％，大头部位变形量为25～30％，小头部位变形量为30～35％；锻造完成后进行冲孔切边和整形，工件冲孔切边后温度约为950℃，工件整形后温度约为940℃。校直完成后进入控制冷却工序。将工件分散悬挂于以一定速度前进的冷却线上，旋转吹风冷却。通过协调鼓风机的风量、外界环境温度等，借助红外线测温仪，保证连杆以5℃/s的冷却速度冷至600℃，然后放入料箱集中冷却，以1.8℃/s冷却速度冷却至室温，制得涨断连杆。
实施例2
将含有化学元素C：0.73％、Si：0.27％、Mn：0.74％、S：0.077％、Cr：0.19％、V：0.04％、N：195ppm、Al：0.024％、余量为Fe和杂质的非调质钢加热至1200℃；通过开轧、穿水冷却、精轧、穿水冷却、终轧工序对材料进行轧制，开轧温度1050℃，终轧温度为900℃，其中材料的精轧温度为950℃，经轧制处理后所得棒材的直径为50mm。将上述棒材感应加热至1280℃；通过辊锻和锻造成型工序对轧制后所得棒材进行辊锻，辊锻(预锻)温度为1250℃；辊锻后将工件分散放置于以一定速度前进的传送带上，并辅以吹风，使其温度降至980℃后进行锻造成型；锻造成型为横向压扁，锻造成型(终锻)温度为980℃，锻造成型后连杆工字筋部位变形量为75～80％，大头部位变形量为25～30％，小头部位变形量为30～35％；锻造完成后进行冲孔切边和整形，工件冲孔切边后温度约为930℃，工件整形后温度约为920℃。校直完成后进入控制冷却工序。将工件分散悬挂于以一定速度前进的冷却线上，旋转吹风冷却。通过协调鼓风机的风量、外界环境温度等，借助红外线测温仪，保证连杆以3℃/s的冷却速度冷至600℃，然后放入料箱集中冷却，以1.0℃/s冷却速度冷却至室温，制得涨断连杆。
实施例3
将含有化学元素C：0.70％、Si：0.22％、Mn：0.56％、S：0.067％、Cr：0.018、V：0.04％、N：169ppm、Al：0.023％、余量为Fe和杂质的非调质钢加热至1250℃；通过开轧、穿水冷却、精轧、穿水冷却、终轧工序对材料进行轧制，开轧温度1160℃，终轧温度为980℃，其中材料的精轧温度为1030℃，经轧制处理后所得棒材的直径为70mm；将上述棒材感应加热至1280℃；通过辊锻和锻造成型工序对轧制后所得棒材进行辊锻，辊锻(预锻)温度为1250℃；辊锻后将工件分散放置于以一定速度前进的传送带上，并辅以吹风，使其温度降至970℃后进行锻造成型；锻造成型为横向压扁，锻造成型(终锻)温度为970℃，锻造成型后连杆工字筋部位变形量为75～80％，大头部位变形量为25～30％，小头部位变形量为30～35％；锻造完成后进行冲孔切边和整形，工件冲孔切边后温度约为920℃，工件整形后温度约为910℃。校直完成后进入控制冷却工序。将工件分散悬挂于以一定速度前进的冷却线上，旋转吹风冷却。通过协调鼓风机的风量、外界环境温度等，借助红外线测温仪，保证连杆以5℃/s的冷却速度冷至600℃，然后放入料箱集中冷却，以1.5℃/s冷却速度冷却至室温，制得涨断连杆。
实施例4
将含有化学元素C：0.68％、Si：0.25％、Mn：0.62％、S：0.065％、Cr：0.14％、V：0.04％、N：165ppm、Al：0.020％、余量为Fe和杂质的非调质钢加热至1230℃；通过开轧、穿水冷却、精轧、穿水冷却、终轧工序对材料进行轧制，开轧温度1100℃，终轧温度为950℃，其中材料的精轧温度为1000℃，经轧制处理后所得棒材的直径为55mm；将上述棒材感应加热至1260℃；通过辊锻和锻造成型工序对轧制后所得棒材进行辊锻，辊锻(预锻)温度为1230℃；辊锻后将工件分散放置于以一定速度前进的传送带上，并辅以吹风，使其温度降至960℃后进行锻造成型；锻造成型为横向压扁，锻造成型(终锻)温度为960℃，锻造成型后连杆工字筋部位变形量为75～80％，大头部位变形量为25～30％，小头部位变形量为30～35％；锻造完成后进行冲孔切边和整形，工件冲孔切边后温度约为910℃，工件整形后温度约为900℃。校直完成后进入控制冷却工序。将工件分散悬挂于以一定速度前进的冷却线上，旋转吹风冷却。通过协调鼓风机的风量、外界环境温度等，借助红外线测温仪，保证连杆以4℃/s的冷却速度冷至600℃，然后放入料箱集中冷却，以2.0℃/s冷却速度冷却至室温，制得涨断连杆。
上述实施例1～4所制得的涨断连杆，是由锻造状态的大、小头部位和杆部构成的一个实心整体。其中连杆的大、小头部位晶粒度细于5级；连杆的杆部晶粒度细于7级，其抗拉强度大于970MPa，屈服强度大于580MPa，屈强比在于0.59，硬度大于270HB。连杆的大头部位、小头部位和杆部三个部分的组织均为珠光体和铁素体，具有较好的组织均匀性和较高的力学性能。

Claims (2)

1.一种制造发动机涨断连杆锻件的方法，其特征在于：包括下料、感应加热、辊锻、吹风、锻造成型、冲孔切边、整形和控制冷却，所述感应加热温度为1260～1280℃，辊锻温度为1220～1250℃，辊锻吹风后进行锻造成型，锻造成型温度为950～1000℃；
所述辊锻是将坯料横向辊压成中部为圆杆、两端近似球形的哑铃状预锻件；所述锻造成型是对哑铃状预锻件进行横向模锻，锻造成型后连杆工字筋部位变形量为75～80%，大头部位变形量为25～30%，小头部位变形量为30～35%；所述辊锻工序后，将工件分散放置于前进的传送带上，并辅以吹风，使其温度降至950～1000℃后再进行后续锻造成型；所述的冲孔切边和整形工序的温度为900～950℃；所述控制冷却工序是将工件分散悬挂于前进的冷却线上，采用旋转吹风使其冷却至Ac1以下温度，然后放入料箱集中冷却至室温；旋转吹风的冷却速度为3～5℃/s，料箱中冷却速度低于2.0℃/s；
其中，制造该锻件所利用的发动机涨断连杆用钢的制法包括开轧、穿水冷却、精轧、穿水冷却和终轧，将非调质钢轧制成为Φ50～Φ70的棒材；所述开轧前加热温度为1230～1280℃，开轧温度为1050～1180℃，精轧温度为1030～1100℃，终轧温度为980～1050℃；终轧后所得棒材加热至1150℃以上保温，检验其奥氏体晶粒度，其奥氏体晶粒度细于6级；该钢所包含的化学元素的质量百分比含量为：C：0.65～0.75%，Si：0.10～0.30%，Mn：0.30～0.75%，S：0.040～0.080%，Cr：0.01～0.20%，V：0.010～0.05%，N：0.01～0.02%，Al：0.018～0.025%，余量为Fe和杂质。
2.一种根据权利要求1所述的制造发动机涨断连杆锻件的方法制造得到的连杆，其特征在于：所述连杆是由大、小头部位和杆部三个部分构成的一个实心整体；经锻造和冷却后，最终所得连杆的大、小头部位晶粒度细于5级；连杆的杆部晶粒度细于7级；所述大、小头部位和杆部的组织均为珠光体和铁素体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110756583B (zh) * 2019-09-11 2021-09-17 南京钢铁股份有限公司 非调质钢的制备方法以及利用其制备细晶锻件的方法
CN112222204B (zh) * 2020-09-04 2022-03-01 中天钢铁集团有限公司 一种发动机非调质连杆用钢的轧制方法和锻件的制造方法
CN112575251A (zh) * 2020-11-13 2021-03-30 南京钢铁股份有限公司 一种汽车发动机的中碳非调质曲轴用钢及其曲轴的制造方法
CN114571251B (zh) * 2022-03-29 2022-12-13 安庆职业技术学院 一种全自动连杆高质量涨断设备及涨断方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60102246A (ja) * 1983-11-09 1985-06-06 Musashi Seimitsu Kogyo Kk 内燃機関用コネクテイングロツドの製造方法
CN101433939A (zh) * 2008-10-10 2009-05-20 白城中一精锻股份有限公司 涨断式连杆精密锻造工艺
CN102586558A (zh) * 2011-01-05 2012-07-18 南京工程学院 一种提高非调质钢锻件韧性的制造工艺
CN104057263B (zh) * 2014-07-04 2017-03-22 四川豪特精工装备股份有限公司 一种大型机车连杆锻造工艺
CN104775081A (zh) * 2015-04-21 2015-07-15 宝山钢铁股份有限公司 一种撑断连杆用高碳非调质钢及其制造方法
CN104972030A (zh) * 2015-06-24 2015-10-14 陈文建 一种机车连杆锻造工艺
CN108246801B (zh) * 2017-12-29 2020-12-08 钢铁研究总院华东分院 一种大规格非调质钢轧制设备及其轧制生产方法

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