CN111519114B - 一种弹簧扁钢材料及其制备方法 - Google Patents

一种弹簧扁钢材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111519114B
CN111519114B CN202010409460.5A CN202010409460A CN111519114B CN 111519114 B CN111519114 B CN 111519114B CN 202010409460 A CN202010409460 A CN 202010409460A CN 111519114 B CN111519114 B CN 111519114B
Authority
CN
China
Prior art keywords
flat steel
rolling
spring flat
steel material
equal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010409460.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111519114A (zh
Inventor
史啸峰
郑文超
李博鹏
柳萍
周立新
王占忠
周敦世
石朝阳
刘祥军
李波
吴争
伍伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daye Special Steel Co Ltd
Original Assignee
Daye Special Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daye Special Steel Co Ltd filed Critical Daye Special Steel Co Ltd
Priority to CN202010409460.5A priority Critical patent/CN111519114B/zh
Publication of CN111519114A publication Critical patent/CN111519114A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111519114B publication Critical patent/CN111519114B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

本发明提供了一种弹簧扁钢材料，其按质量百分比由以下化学成分组成：C 0.40～0.45％，Si 0.60～0.80％，Mn 0.80～0.90％，Cr 0.70‑0.90％，V 0.05‑0.25％，B 0.0008～0.0050％，Ti 0.05～0.10％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cu≤0.25％，Ni≤0.20％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；其制备方法包括冶炼、精炼、连铸、加热、轧制及热处理步骤，其中，回火温度为380℃～410℃，回火介质为水。通过合理的化学成份和热处理工艺的设计，本发明的弹簧扁钢具有高强度、高韧性和高淬透性，满足企业对高性能高品质弹簧的需求。

Description

一种弹簧扁钢材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及弹簧扁钢生产领域，特别涉及一种高强度弹簧扁钢及其制备方法。
背景技术
弹簧扁钢主要用于汽车、拖拉机等减振部件，使用环境恶劣，所以对其强度、疲劳极限及冲击韧性要求较高。弹簧扁钢还是制作板簧的原材料，进一步提高其强度水平和综合优良的强韧性匹配是制作高强度板簧部件的关键。弹簧钢高强度化可加速推进汽车板簧部件的轻量化，进而推动汽车轻量化，促进节能减排。
目前国内弹簧扁钢材料强度级别主要为1350-1550MPa，主要为CrV系、CrMn系、SiMn系，此类材料普遍存在强度级别低，而且有的钢种还存在韧性差和淬透性差的缺点。根据GB/T1222-2016《弹簧钢》标准进行性能测试，现有弹簧扁钢材料的性能如下表：
Figure BDA0002492647420000011
考虑到目前弹簧钢的发展趋势是向着高性能型和轻量化的方向发展，而高性能型主要是指，在确保脱碳、硬度等指标下拥有高强度弹簧扁钢产品。
因此，在新钢种开发中，需要重视疲劳寿命、高强度、良好韧性和淬透性，实现弹簧钢的轻量化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种弹簧扁钢材料及其制备方法，通过化学成份和热处理工艺的设计，考虑合金元素、热处理工艺等对弹簧钢性能的影响，最大限度提高弹簧扁钢材料的强度、使用寿命、减轻弹簧重量，同时保证钢材具有良好的韧性和淬透性，满足企业对高性能高品质弹簧的需求。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种弹簧扁钢材料，按质量百分比由以下化学成分组成：C0.40～0.45％，Si0.60～0.80％，Mn0.80～0.90％，Cr0.70-0.90％，V0.05-0.25％，B0.0008～0.0050％，Ti0.05～0.10％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cu≤0.25％，Ni≤0.20％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
上述弹簧扁钢材料，作为一种优选实施方式，所述弹簧扁钢材料的抗拉强度≥1800MPa，屈服强度≥1600MPa，断后伸长率≥9％，面积收缩率≥35％，冲击吸收能量KU2≥25J，淬透性J25mm≥56HRC。
本发明还提供了一种弹簧扁钢材料的制备方法，所述弹簧扁钢材料的化学成分如上所述，所述制备方法包括冶炼、精炼、连铸、加热、轧制以及热处理步骤，其中：
所述热处理步骤依次包括淬火处理和回火处理，其中，所述回火处理的回火温度为380℃～410℃(例如，380℃、385℃、390℃、395℃、400℃、405℃、410℃)，所述回火处理的回火介质为水。
上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述热处理步骤中，所述淬火处理的淬火温度为870～900℃(例如，870℃、875℃、880℃、885℃、890℃、895℃、900℃)，所述淬火处理的淬火介质为油。
上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述加热步骤中，将连铸步骤形成的坯料进行加热，加热温度为1200℃～1240℃(例如，1200℃、1205℃、1210℃、1215℃、1220℃、1225℃、1230℃、1235℃、1240℃)，保温时间为30min-80min(例如，30min、40min、50min、60min、70min、80min)。
上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述轧制步骤中，将加热后的坯料进行轧制，所述轧制包括第一阶段轧制和第二阶段轧制；其中，所述第一阶段轧制的开轧温度为1050℃～1150℃(例如，1050℃、1060℃、1070℃、1080℃、1090℃、1100℃、1110℃、1120℃、1130℃、1140℃、1150℃)，终轧温度为1020℃-980℃(例如，1020℃、1015℃、1010℃、1005℃、1000℃、995℃、990℃、985℃、980℃)。
上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述轧制步骤中，所述第一阶段轧制后的轧件厚度为成品钢厚度的1.3倍。
上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述轧制步骤中，所述第一阶段轧制的总道次控制为9-11道次(例如，9道次、10道次、11道次)。
上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述轧制步骤中，所述第一阶段轧制后的轧件待温到980℃～950℃(例如，980℃、975℃、970℃、965℃、960℃、955℃、950℃)后进行所述第二阶段轧制，得到轧制后的弹簧扁钢材料。
上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述轧制步骤中，所述第二阶段轧制的终轧温度为880℃-840℃(例如，880℃、875℃、870℃、865℃、860℃、855℃、850℃、845℃、840℃)。
上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述轧制步骤中，所述第二阶段轧制的总道次控制为4-11道次(例如，4道次、5道次、6道次、7道次、8道次、9道次、10道次、11道次)。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
1)本发明提供的弹簧扁钢通过合理设计C、Si、Cr、Mn、Ti、V、B元素含量，满足高强度、高淬透性的设计要求，再结合合理的热处理工艺，满足弹簧扁钢的现场使用要求、疲劳要求。
2)本发明提供的弹簧扁钢力学性能如下：抗拉强度Rm≥1800MPa，屈服强度Rp0.2≥1600MPa，断后伸长率A≥9％，面积收缩率Z≥35％，KU2≥25J。
3)本发明提供的弹簧扁钢的淬透性J25mm≥56HRC，即在端淬试验时，距离试样底部25mm的位置，硬度可满足≥56HRC。
分析可知，本发明公开了一种弹簧扁钢及其制备方法，本发明的弹簧扁钢通过化学成份和热处理工艺的设计，考虑合金元素、热处理工艺等对弹簧扁钢性能的影响，最大限度提高弹簧扁钢强度、使用寿命、减轻弹簧重量，满足企业对高性能高品质弹簧的需求，本发明的弹簧扁钢具有高强度、高韧性和和高淬透性。
具体实施方式
下面结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
本发明提供的一种弹簧扁钢，按质量百分比由以下化学成分组成：C0.40～0.45％，Si0.60～0.80％，Mn0.80～0.90％，Cr0.70-0.90％，V0.05-0.25％，B0.0008～0.0050％，Ti0.05～0.10％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cu≤0.25％，Ni≤0.20％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
本发明的弹簧扁钢化学成分及质量百分比含量设计的原理如下：
(1)C：C可以提高强度、提高淬透性，但C含量过高会降低韧性，因此为了兼顾钢的强度和韧性，本发明采用中碳设计，将碳含量设计为0.40-0.45％；
(2)Si：Si可以提高强度，但Si含量过高会降低韧性，为兼顾强度和韧性，Si含量限定为0.60～0.80％；
(3)Mn：Mn可以提高钢的强度和淬透性，扩大奥氏体转变区，但Mn含量过高，会降低韧性，因此，综合考虑将锰含量设计为0.80～0.90％；
(4)Cr：Cr可以提高钢的强度和淬透性，但Cr含量过高，会降低韧性，因此，综合考虑将锰含量设计为0.70～0.90％；
(5)V：可以细化晶粒，提高钢的强度和韧性，因此，综合考虑将钒含量设计为0.05～0.25％；
(6)Ti：Ti除了细化晶粒提高强韧性之外，提高Ti含量还能起到固溶强化作用进而提高钢的强度，且Ti可以优先与N形成TiN类化合物，避免N与B结合形成BN，使B以游离态存在于基体中，起到提高淬透性的作用，综合考虑将Ti含量限定为0.05～0.10％；
(7)淬透性调整元素：通过添加适当的硼提高钢的淬透性，将B含量限定为0.0008～0.0050％；
(8)有害元素P、S：P和S将会恶化钢的强韧性，将P和S的含量限定在：P≤0.030％，S≤0.030％；
本发明通过合理设计C、Si、Cr、Mn、V、Ti、B元素含量，满足超高强度、高淬透性设计要求，再经过交叉回火试验制定合理热处理工艺，满足客户现场使用要求、疲劳要求。经过上述成分设计的弹簧扁钢，抗拉强度Rm≥1800MPa，屈服强度Rp0.2≥1600MPa，断后伸长率A≥9％，面积收缩率Z≥35％，冲击吸收能量KU2≥25J；晶粒度≥9级；淬透性J25mm≥56HRC。
除热处理以外，上述弹簧扁钢可采用本领域的常规方法制备，但是为了获得综合性能优良的弹簧扁钢，本发明优选采用以下方法进行制备。
一种上述成分设计的高强度、高韧性、高淬透性弹簧扁钢的制备方法，包括冶炼、精炼、连铸、加热、轧制以及热处理步骤，其中，
冶炼、精炼以及连铸步骤：按照上述钢的化学成分及含量设计进行原料配制，采用本领域常规的转炉冶炼、LF炉外精炼以及连铸工艺制备连铸坯。
加热步骤：将连铸坯进行加热，其中加热温度为1200℃～1240℃，保温时间为30min-80min，使铸坯奥氏体化和避免加热过长导致的奥氏体晶粒粗大；进一步地，保温时间优选为40min～60min，以保证铸坯奥氏体化均匀。
轧制步骤：将加热后的连铸坯进行二个阶段控制轧制，第一阶段轧制的开轧温度为1050℃～1150℃，终轧温度为1020℃-980℃，第一阶段轧制后的轧件厚度为成品钢厚度的1.3倍；第一阶段轧制后待温到980℃～950℃后，进行第二阶段轧制，得到轧制后的弹簧扁钢，其组织为铁素体+珠光体混合组织；其中，第一阶段轧制的总道次控制为9-11道次，总变形量为6.6；第二阶段轧制的终轧温度为880℃-840℃，第二阶段轧制的总道次控制为4-11道次，总变形量为11.6。
热处理步骤：淬火温度为870～900℃，淬火介质为油，回火温度为380℃～410℃，回火介质为水。利用交叉回火试验得出上述回火的温度参数，交叉回火试验指的是在不同热处理工艺下进行试验。
实施例1
本实施例的弹簧扁钢采用了如下设计：
弹簧扁钢的化学成分按质量百分比含量包括：C0.43％，Si0.70％，Mn0.85％，Cr0.79％，V0.13％，B0.0015％，P0.010％，S0.003％，Ti0.062％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
制备上述成分设计的弹簧扁钢的方法，包括如下步骤：采用本领域常规的转炉冶炼、LF炉外精炼以及连铸工艺制备连铸坯。
(1)冶炼、精炼及连铸：按照上述化学成分进行原料配置，采用本领域常规的转炉冶炼、LF炉外精炼、连铸工序，得到连铸坯。
(2)加热：将连铸坯进行加热，将铸坯加热至1230℃，保温50min得到加热后的铸坯；在该加热温度下，铸坯奥氏体化，适宜的保温时间避免加热过长导致的奥氏体晶粒粗大，且保证铸坯奥氏体化均匀。
(3)轧制：将加热后的连铸坯进行二个阶段控制轧制，第一阶段轧制的开轧温度为1100℃，终轧温度为1000℃，轧制的总道次控制为10道次，第一阶段轧制后的轧件厚度为成品钢厚度的1.3倍，总变形量为6.6；第一阶段轧制后待温到960℃后，进行第二阶段轧制，终轧温度为860℃，轧制的总道次控制为8道次，得到轧制后的弹簧扁钢，总变形量为11.6，最终得到规格为38mm*90mm(厚度*宽度)的轧坯，其组织为铁素体+珠光体混合组织。变形量＝变形前坯料原始截面积/变形后钢材截面积。
(4)热处理步骤：淬火温度870℃，淬火介质为油，回火温度380℃，回火介质为水。
采用GB/T228.1-2010和GB/T229-2007标准，制成
Figure BDA0002492647420000061
标准拉伸试样和
Figure BDA0002492647420000062
标准冲击试样对本实施例的热处理后得到的弹簧扁钢的力学性能进行测试，结果如下：抗拉强度Rm为1939MPa，屈服强度Rp0.2为1771MPa，断后伸长率A为11.0％，面积收缩率Z为40.9％，冲击吸收能量KU2：40.9J；采用国标GB/T225-2006标准，制成标准淬透性末端试样测定淬透性，淬透性J25mm为59.5HRC。
实施例2-4
实施例2-4中除热处理步骤的回火温度不同于实施例1以外，其他步骤及钢成分与实施例1相同，实施例2-4得到的弹簧扁钢的力学性能如下表1。
由表1中的数据可知，采用回火温度在本发明要求的(380℃～410℃)范围内的热处理制度，制备得到的弹簧扁钢均能得到优良的力学性能。
表1实施例2-4得到的弹簧扁钢的性能
Figure BDA0002492647420000071
实施例5-7
实施例5-7中，除化学成分与实施例1不同，弹簧扁钢的制备步骤均与实施例1相同。实施例5-7的化学成分见表2；实施例5-7得到的弹簧扁钢的力学性能如下表3。
表2实施例5-7中弹簧扁钢的化学成分
Figure BDA0002492647420000072
表3实施例5-7得到的弹簧扁钢的力学性能
Figure BDA0002492647420000073
由上表3中的数据可知，采用表2中化学成分设计的弹簧扁钢也得到了优良的力学性能。
对比例1-6
对比例1-6中，除热处理步骤的回火温度不同于实施例1以外，其他步骤及钢成分与实施例1相同，以上四组对比例得到的弹簧扁钢的力学性能如下表4。
表4对比例1-6得到的弹簧扁钢的力学性能
Figure BDA0002492647420000081
由表4中的数据可以看出，对比例1-4采用的回火温度高于本发明限定的回火温度范围(380℃～410℃)，在该回火温度下制备的弹簧扁钢，虽然具有优异的韧性和淬透性，但其力学性能较差；对比例5-6采用的回火温度低于本发明限定的回火温度范围，在该回火温度下制备的弹簧扁钢，虽然具有优异的强度性能和淬透性，但弹簧扁钢的韧性很差。
因此，对比例1-6中，因回火温度不在本发明限定的回火温度(380℃～410℃)范围内，制备的弹簧扁钢不能同时具有高强度、高韧性和高淬透性的综合性能。
对比例7-10
对比例7-10采用实施例1中的制备方法制备弹簧扁钢，其中，除碳元素的含量为0.50％外，该弹簧扁钢的其它化学成分与实施例1中的弹簧扁钢的化学成分相同；对上述制备得到的弹簧扁钢进行热处理，除回火温度采用表5中所示的温度外，其余参数与实施例1中的热处理参数相同。表5列出了对比例7-10得到的弹簧扁钢的力学性能。
表5对比例7-10得到的弹簧扁钢的力学性能
Figure BDA0002492647420000091
由表5可以看出，与实施例1-7中采用本发明化学成分设计得到的弹簧扁钢材料相比，当弹簧扁钢中的C含量比本发明成分设计的含量范围(0.40～0.45％)高时，采用本发明的热处理制度，虽然对比例7-10得到的弹簧扁钢抗拉强度Rm、屈服强度Rp0.2较高，淬透性基本相当，但其断后伸长率A和面积收缩率Z以及冲击吸收能量KU2均明显较低。
对比例11-14
对比例11-14采用实施例1中的制备方法制备弹簧扁钢，其中，除Mn元素的含量为1.00％外，该弹簧扁钢的其它化学成分与实施例1中弹簧扁钢的化学成分相同；对上述制备得到的弹簧扁钢进行热处理，除回火温度采用表6中所示的温度外，其余参数与实施例1中的热处理参数相同。表6列出了对比例11-14得到的弹簧扁钢的力学性能。
表6对比例11-14得到的弹簧扁钢的力学性能
Figure BDA0002492647420000092
由表6可以看出，与实施例1-7中采用本发明化学成分设计得到的弹簧扁钢材料相比，当弹簧扁钢中的Mn含量高于本发明成分设计的含量范围(0.80～0.90％)时，采用本发明的热处理制度，虽然对比例11-14得到的弹簧扁钢抗拉强度Rm、屈服强度Rp0.2较高，淬透性基本一致，但其断后伸长率A和面积收缩率Z以及冲击吸收能量KU2均稍低。
对比例15-18
对比例11-14采用实施例1中的制备方法制备弹簧扁钢，除Ti元素的含量为0.030％外，该弹簧扁钢的其它化学成分与实施例1中弹簧扁钢的化学成分相同；对上述制备得到的弹簧扁钢进行热处理，除回火温度采用表7中所示的温度外，其余参数与实施例1中的热处理参数相同。表7列出了对比例15-18得到的弹簧扁钢的力学性能。
表7对比例15-18得到的弹簧扁钢的力学性能
Figure BDA0002492647420000101
由表7可以看出，与实施例1-7中采用本发明化学成分设计得到的弹簧扁钢材料相比，当弹簧扁钢中的Ti含量低于本发明成分设计的含量范围(0.05～0.10％)时，采用本发明的热处理制度，对比例15-18得到的弹簧扁钢的抗拉强度Rm、屈服强度Rp0.2、断后伸长率A、面积收缩率Z、冲击吸收能量KU2整体降低，抗拉强度Rm、屈服强度Rp0.2与断后伸长率A、面积收缩率Z无法同时满足要求，且淬透性明显降低。
综上所述，1)本发明在化学成分设计时充分考虑发挥C、Si、Cr、Mn的强化作用，并合理设计了V、Ti、B等元素的含量；
2)设计后的C、Si、Cr、Mn、V、Ti的添加量及添加提高淬透性的B元素，使淬透性J25mm达到57.0-61.5HRC之间；
3)回火温度在380-410℃时，采用本发明设计的化学成分制备的弹簧扁钢具有高强度、高淬透性的力学性能。
因此，本申请得到的弹簧扁钢材料与现有技术中常用弹簧扁钢材料相比，具有如下技术效果：
1)抗拉强度Rm≥1800MPa，屈服强度Rp0.2≥1600MPa，断后伸长率A≥9％，面积收缩率Z≥35％，冲击吸收能量KU2≥25J。
2)淬透性J25mm≥56HRC。
采用本发明的制备方法制备的弹簧扁钢材料经过国内某知名主机厂、板簧厂的使用，弹簧扁钢材料的强度、淬透性等各项指标均满足要求；本发明的弹簧扁钢材料的最高设计应力为1150MPa，在该应力下进行疲劳寿命测试，该弹簧扁钢的实际疲劳寿命＞32.8万次，远远超出一般弹簧扁钢材料的疲劳寿命≥20万次的要求。
分析可知，本发明公开了一种弹簧扁钢及其制备方法，本发明的弹簧扁钢通过化学成份和热处理工艺的设计，考虑合金元素、热处理工艺等对弹簧钢性能的影响，最大限度提高弹簧钢强度、使用寿命、减轻弹簧重量，满足企业对高性能高品质弹簧的需求能够实现，本发明的弹簧扁钢具有高强度、高冲击吸收能量和高淬透性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种弹簧扁钢材料，其特征在于：该弹簧扁钢材料按质量百分比由以下化学成分组成：C 0.40～0.45％，Si大于等于0.60％小于0.80％，Mn 0.80～0.90％，Cr 0.70～0.90％，V 0.05～0.25％，B 0.0008～0.0050％，Ti 0.05～0.10％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cu≤0.25％，Ni≤0.20％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；
所述弹簧扁钢材料的屈服强度≥1600MPa，抗拉强度≥1800MPa，断后伸长率≥9％，面积收缩率≥35％，冲击吸收能量KU2≥25J，淬透性J25mm≥56HRC；
所述弹簧扁钢材料的制备方法包括冶炼、精炼、连铸、加热、轧制以及热处理步骤，其中，
所述热处理步骤依次包括淬火处理和回火处理，其中，所述回火处理的回火温度为380℃～410℃，所述回火处理的回火介质为水；所述淬火处理的淬火温度为870～900℃，所述淬火处理的淬火介质为油。
2.根据权利要求1所述的弹簧扁钢材料，其特征在于：
所述加热步骤中，将连铸步骤形成的坯料进行加热，加热温度为1200℃～1240℃，保温时间为30min-80min。
3.根据权利要求1所述的弹簧扁钢材料，其特征在于：
所述轧制步骤中，将加热后的坯料进行轧制，所述轧制包括第一阶段轧制和第二阶段轧制；其中，
所述第一阶段轧制的开轧温度为1050℃～1150℃，终轧温度为1020℃-980℃。
4.根据权利要求3所述的弹簧扁钢材料，其特征在于：
所述第一阶段轧制后的轧件厚度为成品钢厚度的1.3倍。
5.根据权利要求3所述的弹簧扁钢材料，其特征在于：
所述轧制步骤中，所述第一阶段轧制的总道次控制为9-11道次。
6.根据权利要求3所述的弹簧扁钢材料，其特征在于：
所述轧制步骤中，所述第一阶段轧制后的轧件待温到980℃～950℃后进行所述第二阶段轧制，得到轧制后的弹簧扁钢材料。
7.根据权利要求3所述的弹簧扁钢材料，其特征在于：
所述轧制步骤中，所述第二阶段轧制的终轧温度为880℃-840℃。
8.根据权利要求3所述的弹簧扁钢材料，其特征在于：
所述轧制步骤中，所述第二阶段轧制的总道次控制为4-11道次。
CN202010409460.5A 2020-05-14 2020-05-14 一种弹簧扁钢材料及其制备方法 Active CN111519114B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010409460.5A CN111519114B (zh) 2020-05-14 2020-05-14 一种弹簧扁钢材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010409460.5A CN111519114B (zh) 2020-05-14 2020-05-14 一种弹簧扁钢材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111519114A CN111519114A (zh) 2020-08-11
CN111519114B true CN111519114B (zh) 2022-06-21

Family

ID=71912368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010409460.5A Active CN111519114B (zh) 2020-05-14 2020-05-14 一种弹簧扁钢材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111519114B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112375970A (zh) * 2020-10-20 2021-02-19 东风汽车底盘系统有限公司 一种弹簧钢及加工方法
CN114875326A (zh) * 2022-05-21 2022-08-09 湖南华菱湘潭钢铁有限公司 一种弹簧扁钢的生产方法
CN114959486A (zh) * 2022-06-13 2022-08-30 杭州兴发弹簧有限公司 用于大型挖掘机上大线径热卷弹簧的42SiCrV6弹簧钢

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106978571A (zh) * 2017-04-01 2017-07-25 东风汽车悬架弹簧有限公司 一种微合金化的第三代汽车用弹簧扁钢及制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5520591B2 (ja) * 2009-12-18 2014-06-11 愛知製鋼株式会社 高疲労強度板ばね用鋼及び板ばね部品
WO2017018457A1 (ja) * 2015-07-27 2017-02-02 新日鐵住金株式会社 懸架ばね用鋼及びその製造方法
MX2019014873A (es) * 2017-06-15 2020-02-07 Nippon Steel Corp Alambre laminado para acero de resorte.
CN110629119B (zh) * 2019-10-31 2021-10-01 武汉钢铁有限公司 一种弹簧扁钢及其制造工艺

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106978571A (zh) * 2017-04-01 2017-07-25 东风汽车悬架弹簧有限公司 一种微合金化的第三代汽车用弹簧扁钢及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111519114A (zh) 2020-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111519114B (zh) 一种弹簧扁钢材料及其制备方法
WO2022068856A1 (zh) 高等向性和长接触疲劳寿命的高碳轴承钢及制造方法
US7754029B2 (en) Steel with excellent delayed fracture resistance and tensile strength of 1801 MPa class or more, and its shaped article
EP0933440B1 (en) Case hardened steel excellent in the prevention of coarsening of particles during carburizing thereof, method of manufacturing the same, and raw shaped material for carburized parts
CN110846580B (zh) 一种高Mo高性能Mn-Cr系风电输出齿轮用钢及其生产方法
CN111511936B (zh) 用于冷镦的线材、使用其的加工产品、及其制造方法
US20240052470A1 (en) Non-quenched and Tempered Round Steel with High Strength, High Toughness and Easy Cutting and Manufacturing Method Therefor
JP5030280B2 (ja) 焼入れ性、疲労特性、靭性に優れた高炭素鋼板及びその製造方法
CN109763061B (zh) 一种非调质钢及其制备方法
JPH0892690A (ja) 耐疲労特性に優れた浸炭部品およびその製造方法
US20070006947A1 (en) Steel wire for cold forging having excellent low temperature impact properties and method of producing the same
CN112760556A (zh) 一种高强、高韧贝氏体非调质钢的制备方法
CN111304413A (zh) 弹簧扁钢及其制备方法
CN111471938B (zh) 无碳化物贝氏体的电动汽车齿轮用钢及其生产方法
KR20090030544A (ko) 충격 인성이 우수한 열간단조용 비조질강, 이의 제조방법및 이에 의해 제조된 자동차 샤시용 부품
KR100957306B1 (ko) 냉간 단조강 및 그 제조 방법
JP3725666B2 (ja) 浸炭軸状部品の製造方法
TWI703220B (zh) 汽車用鋼及其製造方法
CN113957358B (zh) 抗拉强度大于2200MPa高强度热成形钢基板及制备方法
CN112301274B (zh) 一种非焊接耐磨构件用钢及其制备方法
CN111748678B (zh) 一种低压缩比大厚度抗层状撕裂钢板及其制造方法
KR20240002518A (ko) 냉간단조용 합금강 부품의 제조방법
KR100501680B1 (ko) 기어용 보론 합금강의 열처리 방법
KR101043856B1 (ko) 냉간단조 성형성이 우수한 자동차용 크롬 합금강을 이용한 자동차용 차동기어 제조방법
CN117721387A (zh) 一种谐波减速器柔轮用钢及其热处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant