CN111876682A - 一种高强度重型汽车用非调质钢连杆及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度重型汽车用非调质钢连杆及其制作方法，主要涉及非调质钢连杆制作领域。包括其成分的重量百分比为C：0.30～0.50％、Si：0.40～0.70％、Mn：1.10～1.50％、P≤0.035、S：0.030～0.050％、Cr：0.10～0.30％、V：0.05～0.15％、Nb：0.015～0.040％，塑性指标为横向试样A5≥5％、Z≥10％、C偏析含量≤15％、S偏析含量≤25％。本发明的有益效果在于：它能够大大简化连杆的制作工序，生产的连杆的强度更大，矫正更加方便。

Description

一种高强度重型汽车用非调质钢连杆及其制作方法
技术领域
本发明涉及非调质钢连杆制作领域，具体是一种高强度重型汽车用非调质 钢连杆及其制作方法。
背景技术
非调质钢是通过非合金化(添加Nb、V、Ti、N、B等)、控锻(轧)控冷等 强韧化方法，取消热处理工序，达到或接近调质钢力学性能的一类优质或特殊 质量结构钢，是非调质中碳微合金结构钢的简称，又称微合金化钢，主要是简 化工艺取消调质热处理，降低能耗，并降低制造成本。目前重型汽车用连杆仍 然主要采用40CrH等调质钢种生产，不仅加工工序复杂、能耗高、钢材消耗大， 而且调质后易弯曲，矫直难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度重型汽车用非调质钢连杆及其制作方 法，它能够大大简化连杆的制作工序，生产的连杆的强度更大，矫正更加方便。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种高强度重型汽车用非调质钢连杆，其成分的重量百分比为C：0.30～ 0.50％、Si：0.40～0.70％、Mn：1.10～1.50％、P≤0.035、S：0.030～0.050％、 Cr：0.10～0.30％、V：0.05～0.15％、Nb：0.015～0.040％，塑性指标为横向试 样A5≥5％、Z≥10％、C偏析含量≤15％、S偏析含量≤25％。
一种高强度重型汽车用非调质钢连杆的制作方法，包括以下步骤：采用中 频感应加热炉加热，料段加热温度在1160±30℃，生产节拍为30S，在3150t热 模锻压力机上进行模锻—去氧化皮--抱切(切边+校正)，然后悬挂线控制冷却， 下线后抛丸去氧化皮，直至其力学性能达到RP0.2≥600MPa，Rm：900～ 1050MPa,A5≥12％,冲击功≥5J。
进一步的，连杆成品大头孔的加工工艺为激光加工胀断槽，具体步骤包括 采用低温0℃～10℃，保温40min低温冷却，胀断工艺生产。
对比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的连杆材料是在碳锰钢基础上通过控制C、Si、Mn、Cr、N、Al、V、 S等元素含量来控制淬透性和淬硬性。钢中各元素对材料组织及性能的作用为： Si元素有利于钢水的脱氧,可促进铁素体的形成；Mn元素可以降低相变温度、 细化珠光体和减少珠光体片间距，提高强度等；Cr元素在提髙钢的强度和硬度 同时还可以显著提高钢的脆性转变温度，降低相变温度、细化铁素体晶粒、减 小珠光体片层间距；N元素有利于弥散的超显微碳氮化物析出，在起到强化和硬 化的同时，钢的軔性下降，缺口敏感性增加；V元素可形成细小弥散的、稳定难 熔的碳氮化物,使钢晶粒细化,在较高温度时仍保持细晶组织，显著降低钢的过 热敏感性，韧性增大；S元素改善可切削加工性能，本发明的积极效果是通过合 理的材料成分和性能、工艺参数、工艺流程的设计，实现了高强度非调质钢连 杆的制造。采用合理的锻造工艺生产连杆毛坯，取消调质热处理简化工艺，降 低能耗，同时还可以减少调质过程中淬火引起的变形开裂，其力学性能为RP0.2 ≥600MPa，Rm：900～1050MPa,A5≥12％,冲击功≥7J；生产成品采用合理的低 温胀断工艺生产，解决胀断断口不平齐、掉渣及夹渣等问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说 明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内 容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样 落于本申请所限定的范围。
目前重型汽车用连杆仍然主要采用40CrH等调质钢种生产，不仅加工工序 复杂、能耗高、钢材消耗大，而且调质后易弯曲，矫直难。40CrH调质钢连杆采 用分体式加工，即从毛坯开始，连杆体、盖就是分开的，加工时连杆体、盖分 开加工，通过拉齿实现啮合。由于结构设计原因，连杆体、盖结合面无法实现 100％完全贴合，只能通过啮合率≥50％来保证啮合质量；由于采用分体加工，导 致连杆体、盖应力变形难以完全一致，不易保证大头孔的直径与圆柱度。
本发明所述是一种高强度重型汽车用非调质钢连杆，其成分的重量百分比 为C：0.30～0.50％、Si：0.40～0.70％、Mn：1.10～1.50％、P≤0.035、S：0.030～ 0.050％、Cr：0.10～0.30％、V：0.05～0.15％、Nb：0.015～0.040％，塑性指标 为横向试样A5≥5％、Z≥10％、C偏析含量≤15％、S偏析含量≤25％。
一种高强度重型汽车用非调质钢连杆的制作方法，包括以下步骤：采用中 频感应加热炉加热，料段加热温度在1160±30℃，生产节拍为30S，在3150t热 模锻压力机上进行模锻—去氧化皮--抱切(切边+校正)，然后悬挂线控制冷却， 下线后抛丸去氧化皮，直至其力学性能达到RP0.2≥600MPa，Rm：900～ 1050MPa,A5≥12％,冲击功≥5J。
优选的，连杆成品大头孔的加工工艺为激光加工胀断槽，具体步骤包括采 用低温0℃～10℃，保温40min低温冷却，胀断工艺生产，通过低温控制，使加 工的连杆成品的刚度更强，尺寸精度更加准确。
实施例1：一种高强度重型汽车用非调质钢连杆，以下成分按重量百分比C0.39％，Si 0.56％，Mn 1.40％，P 0.014％，S 0.034％，Cr0.17％，V：0.1％，Nb： 0.03％，C偏析含量为15％，S偏析含量为25％；其塑性指标为横向试样A5为5％，Z为10％，生产的连杆，采用中频感应加热炉加热，料段加热温度在1160℃，生 产节拍30S，在3150t热模锻压力机上进行模锻—去氧化皮--抱切(切边+校正)， 然后悬挂线控制冷却，下线后抛丸去氧化皮，其力学性能为RP0.2为600MPa，Rm： 900MPa,A5为12％,冲击功为7J。
原材料塑性指标如表1，C偏析含量2.24％，S偏析含量8.4％；生产的连杆 毛坯性能如表2。
表1
Figure BDA0002597271710000041
表2
Figure BDA0002597271710000042
将按照实施例1的生产的非调质钢连杆台架疲劳试验，拉压疲劳系数为 1.076(试验要求＞1)，试验结果合格，满足要求；并通过了2000小时SDL台 架疲劳试验。
胀断连杆工艺技术与传统分体式连杆加工工艺相比，采用胀断连杆工艺节 省了连杆体、盖结合面的加工；可使裂解的连杆体、盖在结合时具有完全啮合 的交错结构，改善了结合面的结合质量，增加了连杆总成在装机后的承载能力 和抗剪切能力；连杆体、盖通过自然形成的涨断面组合装配，不但重复精度与 定位精度好，连杆大头孔的变形也较小，使大头孔的形状公差精度(圆度、圆 柱度)保持较好，可以保证成品连杆圆度达到5μ以内。
目前国内胀断连杆主要采用早期开发的C70S6非调质钢，不仅强度低，而 且易出现胀断断口不平齐、掉渣及夹渣等问题。
开发高强度微合金化非调质钢连杆材料，改善连杆胀断工艺，不仅可降低 汽车零部件的制造成本、还可实现汽车零部件的高强度和轻量化，推动汽车制 造业的节能减排和技术进步，对汽车装备制造业的转型升级和高质量发展具有 重要意义。
实施例2：一种高强度重型汽车用非调质钢连杆，以下成分按重量百分比C0.30％，Si 0.40％，Mn 1.10％，P 0.035％，S 0.030％，Cr0.10％，V：0.05％，Nb： 0.015％，C偏析含量为10％，S偏析含量为20％；其塑性指标为横向试样A5为 6.5％，Z为11％，生产的连杆，采用中频感应加热炉加热，料段加热温度在1160℃， 生产节拍30S，在3150t热模锻压力机上进行模锻—去氧化皮--抱切(切边+校 正)，然后悬挂线控制冷却，下线后抛丸去氧化皮，其力学性能为RP0.2为717MPa， Rm：1014MPa,A5＝13％,冲击功＝7J。
实施例3：一种高强度重型汽车用非调质钢连杆，以下成分按重量百分比C0.50％，Si 0.70％，Mn 1.50％，P 0.030％，S 0.050％，Cr0.30％，V：0.15％，Nb： 0.040％，C偏析含量为12％，S偏析含量为23％；其塑性指标为横向试样A5为7％，Z位11％，生产的连杆，采用中频感应加热炉加热，料段加热温度在1160℃， 生产节拍30S，在3150t热模锻压力机上进行模锻—去氧化皮--抱切(切边+校 正)，然后悬挂线控制冷却，下线后抛丸去氧化皮，其力学性能为RP0.2位703MPa， Rm：1011MPa,A5＝15.5％,冲击功＝8J。

Claims (3)

1.一种高强度重型汽车用非调质钢连杆，其特征在于：其成分的重量百分比为C：0.30～0.50％、Si：0.40～0.70％、Mn：1.10～1.50％、P≤0.035、S：0.030～0.050％、Cr：0.10～0.30％、V：0.05～0.15％、Nb：0.015～0.040％，塑性指标为横向试样A5≥5％、Z≥10％、C偏析含量≤15％、S偏析含量≤25％。
2.一种根据权利要求1所述高强度重型汽车用非调质钢连杆的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：原材料钢种采用中频感应加热炉加热，料段加热温度在1160±30℃，生产节拍为30S，在3150t热模锻压力机上进行模锻—去氧化皮--抱切(切边+校正)，然后悬挂线控制冷却，下线后抛丸去氧化皮，直至生产出力学性能达到RP0.2≥600MPa，Rm：900～1050MPa,A5≥12％,冲击功≥5J的连杆毛坯。
3.根据权利要求2所述一种高强度重型汽车用非调质钢连杆的制作方法，其特征在于：连杆成品大头孔的加工工艺为激光加工胀断槽，具体步骤包括采用低温0℃～10℃，保温40min低温冷却，胀断工艺生产。
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