CN111961966A - 一种汽车悬架弹簧钢盘条及其制备方法 - Google Patents

一种汽车悬架弹簧钢盘条及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车悬架弹簧钢盘条及其制备方法，包括如下原料组分制成：C0.52～0.60wt％，Si1.30～1.60wt％，Mn0.60～0.80wt％，P≤0.015wt％，S≤0.010wt％，Cr0.60～0.80wt％，Cu≤0.08wt％，Mo≤0.06wt％，Ni≤0.10wt％，N≤0.008wt％，As≤0.02wt％，Sn≤0.015wt％，O≤0.0030wt％，H≤0.00015wt％，其余为Fe。轧盘条经热处理后，抗拉强度≥2000MPa，断后伸长率≥10％，断面收缩率≥42％，1000MPa应力下疲劳寿命≥100万次，具备优良的力学性能和疲劳性能。

Description

一种汽车悬架弹簧钢盘条及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种悬架弹簧钢盘条及其制备方法，尤其涉及一种汽车悬架弹簧钢盘条及其制备方法。
背景技术
随着汽车行业科学技术的迅猛发展，对汽车用钢材的要求也越来越高，汽车的高性能化和轻量化是全球汽车行业的发展趋势，对汽车悬架簧用弹簧钢盘条提出了高强度、高疲劳寿命的苛刻要求。目前，应用在汽车悬架簧的弹簧钢盘条主要以1800MPa级、1900MPa级为主，钢中非金属夹杂物对疲劳性能的影响一方面取决于夹杂物的类型、数量、尺寸、形状和分布，另一方面受钢基体组织和性能的制约，与基体结合能力弱、尺寸大的脆性夹杂物和球状不易变形夹杂物的危害最大，而且钢的强度水平越高，夹杂物对其疲劳极限的影响越显著。夹杂物尺寸对疲劳极限的影响比夹杂物含量的影响更为显著，随夹杂物增大，疲劳极限呈线性下降，钢的强度水平越高，夹杂物尺寸的影响越显著。因此，对抗拉强度≥2000MPa的弹簧钢盘条，大尺寸夹杂物的问题必须要解决。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的为提供一种抗拉强度≥2000MPa的汽车悬架弹簧钢盘条，本发明的第二目的为提供该汽车悬架弹簧钢盘条的制备方法。
技术方案：本发明的汽车悬架弹簧钢盘条，包括如下原料组分制成：C0.52～0.60wt％，Si1.30～1.60wt％，Mn0.60～0.80wt％，P≤0.015wt％，S≤0.010wt％，Cr0.60～0.80wt％，Cu≤0.08wt％，Mo≤0.06wt％，Ni≤0.10wt％，N≤0.008wt％，As≤0.02wt％，Sn≤0.015wt％，O≤0.0030wt％，H≤0.00015wt％，其余为Fe。
本发明的汽车悬架弹簧钢盘条的制备方法，包括如下步骤：冶炼、精炼脱氧、连铸、开坯和轧制。
进一步地，冶炼采用高纯净质化冶炼技术，转炉冶炼过程中添加质量分数为90％以上的铁水。脱氧为采用Si-Mn脱氧或Si脱氧。
脱氧选择低铝或微铝合金，控制由于不可避免的混入Al而产生的高熔点夹杂物Al2O3、CaO·Al2O3、MgO·Al2O3。
精炼选用低碱度精炼渣，精炼的炉渣碱度控制在0.71～1.00，精炼的炉渣中Al2O3≤8wt％，以此来得到尺寸较小且塑性化的夹杂物，提高弹簧钢盘条的疲劳寿命。
连铸拉速采用0.70-0.90m/min，连铸的过热度控制在15-35℃，连铸的结晶器水量采用2500-4500L/min，连铸的电磁搅拌采用200～400×2A*Hz，连铸的配水采用弱冷，连铸的轻压下采用静态中等轻压下，最终通过采用大方坯250×300mm断面和适宜的连铸工艺参数匹配，得到一种抗拉强度≥2000MPa的高疲劳寿命汽车悬架弹簧钢盘条的高均质化钢坯。
优选的，开坯采用高温扩散的开坯技术，开坯温度为1200-1250℃，保温4.5～6h进行高温扩散，降低坯料的中心偏析，提高材料的均匀性。
精整中，坯料表面修磨深度≥0.6mm。
轧制的均热段温度980～1060℃，轧制的开轧温度940～1000℃，轧制的终轧温度820～880℃，轧制的吐丝温度820～880℃，轧制的入罩盖温度760～820℃。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
(1)汽车悬架弹簧钢盘条的强度及其疲劳性能优异，抗拉强度≥2000MPa，断后伸长率≥10％，断面收缩率≥42％，1000MPa应力下疲劳寿命≥100万次，适用于对疲劳性能要求严格的乘用车悬架簧的设计及选材；
(2)不需要添加昂贵的稀土元素如Zr、Re等元素，同时严格控制其他微合金元素的添加量，且合金体系调控简单，制备方法简单易操作、降低生产成本、便于批量生产；
(3)通过控制夹杂物的尺寸和组成，将夹杂物控制为尺寸小于25μm的易变形塑性夹杂物，在抗拉强度≥2000MPa的情况下，极大的降低了夹杂物对其疲劳极限的影响，可显著提高材料的疲劳寿命，保证在1000MPa疲劳应力下，疲劳寿命≥100万次。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
采用高纯净质化转炉冶炼-LF精炼-RH真空脱气连铸-高温扩散开坯-坯料表面精整-高速线材轧制，将金属原材料制备成抗拉强度≥2000MPa的高疲劳寿命汽车悬架弹簧钢盘条，化学成分的质量百分数为:C：0.56wt％，Si：1.45wt％，Mn：0.72wt％，P：0.008wt％，S：0.002wt％，Cr：0.73wt％，Cu：0.05wt％，Mo：0.05wt％，Ni：0.04wt％，N：0.006wt％，As：0.01wt％，Sn：0.010wt％，O：0.0020wt％，H：0.00010wt％，其余为Fe。脱氧采用Si-Mn脱氧，脱氧选择低铝合金，精炼的炉渣中Al2O3为8wt％，连铸的结晶器水量采用2500L/min，连铸的电磁搅拌采用200×2A*Hz，连铸的配水采用弱冷；精整中，坯料表面修磨深度为0.6mm，轧制的入罩盖温度760℃，具体工艺如下表：
表1实施例1中转炉冶炼工艺方案
Figure BDA0002611335210000031
表2实施例1中开坯和轧制工艺方案
Figure BDA0002611335210000032
表3实施例1中成品检测结果
Figure BDA0002611335210000033
Figure BDA0002611335210000041
实施例2
采用高纯净质化转炉冶炼-LF精炼-RH真空脱气连铸-高温扩散开坯-坯料表面精整-高速线材轧制，将金属原材料制备成抗拉强度≥2000MPa的高疲劳寿命汽车悬架弹簧钢盘条，化学成分的质量百分数为:C：0.55wt％，Si：1.55wt％，Mn：0.71wt％，P：0.009wt％，S：0.003wt％，Cr：0.76wt％，Cu：0.04wt％，Mo：0.05wt％，Ni：0.03wt％，N：0.007wt％，As：0.01wt％，Sn：0.011wt％，O：0.0022wt％，H：0.00010wt％，其余为Fe。脱氧采用Si脱氧，脱氧选择低铝合金，精炼的炉渣中Al2O3为8wt％，连铸的结晶器水量采用4500L/min，连铸的电磁搅拌采用400×2A*Hz，连铸的配水采用弱冷；精整中，坯料表面修磨深度为0.6mm，轧制的入罩盖温度820℃。具体工艺如下表：
表4实施例2中转炉冶炼工艺方案
Figure BDA0002611335210000042
Figure BDA0002611335210000051
表5实施例2中开坯和轧制工艺方案
Figure BDA0002611335210000052
表6实施例2中成品检测结果
Figure BDA0002611335210000053
Figure BDA0002611335210000061
实施例3
采用高纯净质化转炉冶炼-LF精炼-RH真空脱气连铸-高温扩散开坯-坯料表面精整-高速线材轧制，将金属原材料制备成抗拉强度≥2000MPa的高疲劳寿命汽车悬架弹簧钢盘条，化学成分的质量百分数为:C：0.52wt％，Si：1.3wt％，Mn：0.6wt％，P：0.009wt％，S：0.003wt％，Cr：0.60wt％，Cu：0.04wt％，Mo：0.05wt％，Ni：0.03wt％，N：0.007wt％，As：0.01wt％，Sn：0.011wt％，O：0.0022wt％，H：0.00010wt％，其余为Fe。脱氧采用Si-Mn脱氧，脱氧选择低铝合金，精炼的炉渣中Al2O3为8wt％，连铸的结晶器水量采用3000L/min，连铸的电磁搅拌采用300×2A*Hz，连铸的配水采用弱冷；精整中，坯料表面修磨深度为0.6mm，轧制的入罩盖温度800℃，具体工艺如下表：
表7实施例3中转炉冶炼工艺方案
Figure BDA0002611335210000062
Figure BDA0002611335210000071
表8实施例3中开坯和轧制工艺方案
Figure BDA0002611335210000072
表9实施例3中成品检测结果
Figure BDA0002611335210000073
Figure BDA0002611335210000081
实施例4
采用高纯净质化转炉冶炼-LF精炼-RH真空脱气连铸-高温扩散开坯-坯料表面精整-高速线材轧制，将金属原材料制备成抗拉强度≥2000MPa的高疲劳寿命汽车悬架弹簧钢盘条，化学成分的质量百分数为:C：0.60wt％，Si：1.6wt％，Mn：0.8wt％，P：0.009wt％，S：0.003wt％，Cr：0.80wt％，Cu：0.04wt％，Mo：0.05wt％，Ni：0.03wt％，N：0.007wt％，As：0.01wt％，Sn：0.011wt％，O：0.0022wt％，H：0.00010wt％，其余为Fe。脱氧采用Si-Mn脱氧，脱氧选择低铝合金，精炼的炉渣中Al2O3为8wt％，连铸的结晶器水量采用2500L/min，连铸的电磁搅拌采用200×2A*Hz，连铸的配水采用弱冷；精整中，坯料表面修磨深度为0.6mm，轧制的入罩盖温度760℃，具体工艺如下表：
表10实施例4中转炉冶炼工艺方案
Figure BDA0002611335210000082
表11实施例4中开坯和轧制工艺方案
Figure BDA0002611335210000091
表12实施例4中成品检测结果
Figure BDA0002611335210000092

Claims (10)

1.一种汽车悬架弹簧钢盘条，其特征在于，包括如下原料组分制成：C0.52～0.60wt％，Si1.30～1.60wt％，Mn0.60～0.80wt％，P≤0.015wt％，S≤0.010wt％，Cr0.60～0.80wt％，Cu≤0.08wt％，Mo≤0.06wt％，Ni≤0.10wt％，N≤0.008wt％，As≤0.02wt％，Sn≤0.015wt％，O≤0.0030wt％，H≤0.00015wt％，其余为Fe。
2.一种权利要求1所述汽车悬架弹簧钢盘条的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：冶炼、精炼脱氧、连铸、精整、开坯和轧制。
3.根据权利要求2所述汽车悬架弹簧钢盘条的制备方法，其特征在于：所述冶炼采用高纯净质化冶炼技术，转炉冶炼过程中添加质量分数为90％以上的铁水。
4.根据权利要求2所述汽车悬架弹簧钢盘条的制备方法，其特征在于：所述脱氧为采用Si-Mn脱氧或Si脱氧。
5.根据权利要求2所述汽车悬架弹簧钢盘条的制备方法，其特征在于：所述脱氧选择低铝或微铝合金。
6.根据权利要求2所述汽车悬架弹簧钢盘条的制备方法，其特征在于：所述精炼选用低碱度精炼渣，精炼的炉渣碱度控制在0.71～1.00，精炼的炉渣中Al2O3≤8wt％。
7.根据权利要求2所述汽车悬架弹簧钢盘条的制备方法，其特征在于：所述连铸拉速采用0.70-0.90m/min，连铸的过热度控制在15-35℃，连铸的结晶器水量采用2500-4500L/min，连铸的电磁搅拌采用200～400×2A*Hz，连铸的配水采用弱冷，连铸的轻压下采用静态中等轻压下。
8.根据权利要求2所述汽车悬架弹簧钢盘条的制备方法，其特征在于：所述开坯采用高温扩散的开坯技术，所述开坯温度为1200-1250℃。
9.根据权利要求2所述汽车悬架弹簧钢盘条的制备方法，其特征在于：所述精整中，坯料表面修磨深度≥0.6mm。
10.根据权利要求2所述汽车悬架弹簧钢盘条的制备方法，其特征在于：所述轧制的均热段温度980～1060℃，所述轧制的开轧温度940～1000℃，所述轧制的终轧温度820～880℃，所述轧制的吐丝温度820～880℃，所述轧制的入罩盖温度760～820℃。
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