CN113862569A - 一种具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢及其生产方法 - Google Patents

一种具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢及其生产方法，成分C0.25％‑0.27％、Si0.20％‑0.30％、Mn1.20％‑1.30％、P≤0.015％、S≤0.0050％、Cr0.15％‑0.40％、Al0.020％‑0.050％、Nb0.025％‑0.045％，Mo：0.10％‑0.20％、N：≤0.0050％、H：≤0.0002％，其余为Fe和不可避免杂质。与现有技术相比，本发明通过成分设计、工艺优化，有效消除晶间氧化、优化板带外侧组织状态，避免脱碳层的出现，提高稳定杆成品疲劳寿命，有效降低摩擦系数，减少后续加工过程划伤风险，并能起到降低冷拔过程阻力作用。

Description

一种具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢 及其生产方法
技术领域
本发明专利涉及金属材料领域，涉及具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢及其生产方法，主要应用于制造汽车空心稳定杆等。
背景技术
随着能源、环保、安全的需求日益严苛，汽车轻量化已成为汽车工业发展的必然选择。研究表明，乘用车车身质量每减重10％，油耗和排放可降低6％-8％。汽车轻量化不仅可以降低汽车油耗和排气污染，还可以在一定程度上提高车辆的操纵稳定性和碰撞安全性能。
汽车整车轻量化主要围绕汽车动力系统、汽车底盘系统与车身系统三个方面来实现轻量化。汽车稳定杆作为汽车底盘系统的重要组成部件，轻量化成为必然趋势。目前稳定杆的轻量化技术主要通过结构轻量化设计(即在等强度、等载荷条件下优化结构设计，采用空心稳定杆替代传统实心稳定杆)和采用高强钢、合金复合材料及轻质材料替换原有钢材两种方式实现。
稳定杆在使用过程中主要受到旋转扭矩作用，且扭转力矩的大小与距离稳定杆圆心的距离有关，距离杆圆心越远其承受的转动力矩越大，圆心位置受到的扭转力矩为零。因此，通过空心稳定杆替代传统实心稳定杆对零部件的使用不会产生影响，而且可以有效降低零件自身重量。
空心稳定杆制造工艺为：钢卷(板)→分条→ERW焊接→热处理→酸洗、润滑→冷拔(探伤)→热处理→矫正→切管→冷弯→电加热淬火→回火→(内防腐)→端头加工→喷丸→磷化→涂装→成品。
中国专利申请号为201380026477.0，公开日期为：2015年3月4日，公开的“空心稳定杆和空心稳定杆用钢及其制造方法”，其元素质量百分配比为：C：0.26％-0.30％、Si：0.05％-0.35％、Mn：0.5％-1.0％、Cr：0.05％-1.00％、Ti：0.005％-0.05％、B：0.0005％-0.0050％、Ca：0.0005％-0.005％、Al：≤0.08％、P：≤0.05％、S：≤0.0030％、N：≤0.006％、O：≤0.004％、其余为Fe与不可避免的杂质。明确提到C含量超过0.30％时，易发生淬火裂纹。此外，随着C含量增加材料的焊接性降低，加热过程中表层氧化脱碳增加，焊缝的质量及脱碳情况直接影响空心稳定杆的疲劳寿命。该材料可提供在维持与以往的汽车用空心稳定杆同等的疲劳特性、延迟破坏特性的同时，疲劳耐久性比以往高强度的汽车空心稳定杆更优异。一方面，专利中未涉及原材料的生产制造工艺，且未对材料加工后的空心稳定杆成品进行疲劳试验评估，疲劳寿命不够明确；另一方面，材料为高C、低Mn成分设计，不利于后续焊管加工及成品脱碳层厚度控制。
2010年1月6日公开的专利CN101622368A通过高频电阻焊接调整供热而电阻焊接成电阻焊钢管，以使熔合线宽度变为30～65μm，接着将该电阻焊钢管加热至Ac3相变点以上的温度后，实施以外径比计轧制率为(1-25/缩径轧制前熔合线宽度(μm))×100％以上的缩径轧制，使熔合线宽度为25μm以下。可以抑制电阻焊接部的淬火硬度的降低，能够制成耐久性优良的部件。该专利主要通过控制ERW焊接与缩径轧制后熔合线宽度来提高疲劳性能，未涉及原材料的生产制造方法及如何提高钢板的表面质量。且其成分中含有0.001％-0.04％的Ti，对零件的疲劳性能不利。
平成19年10月18日，专利JP2007270349A通过抑制铁素体脱碳层的产生，提高疲劳强度的中空部件的钢管及其制造方法。电阻焊管经减径轧制并且壁厚≥5mm，即壁厚t和外径D的比率t/D≥0.2，管内表面的脱碳层深度≤20μm。该专利未涉及原材料的生产制造方法及如何提高钢板的表面质量。且其成分中含有0.005％-0.05％的Ti，对零件的疲劳性能不利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢及其生产方法，成分不含Ti，通过对Nb、Mo等合金元素的有效利用，获得组织均匀、细化的空心稳定杆用钢板产品，同时避免大颗粒Ti-Nb的异常析出，降低成品疲劳性能；另外，通过设置合适的热轧工艺，有效消除晶间氧化、优化板带外侧组织状态，避免脱碳层的出现，提高稳定杆成品疲劳寿命。并通过酸洗后增加湿平整工序使表面粗糙度降低至1.0μm以下，有效降低摩擦系数，减少后续加工过程划伤风险，并能起到降低冷拔过程阻力作用。
本发明具体技术方案如下：
一种具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢，包括以下质量百分比成分：
C：0.25％-0.27％、Si：0.20％-0.30％、Mn：1.20％-1.30％、P≤0.015％、S≤0.0050％、Cr：0.15％-0.40％、Al：0.020％-0.050％、Nb：0.025％-0.045％，Mo：0.10％-0.20％、N：≤0.0050％、H：≤0.0002％，其余为Fe和不可避免杂质。
优选的，所述Si0.20-0.25％。
所述具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢的表面粗糙度Ra≤1.0μm，屈服强度为400-500MPa、抗拉强度为500-750MPa，延伸率A50≥25％。
所述具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢的显微组织类型为铁素体+珠光体；铁素体面积比15％-50％，珠光体面积比85％-50％，晶粒度≥9.0级。
一种具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢的生产方法，包括以下工艺流程：
铁水预处理→转炉冶炼→合金微调站→LF精炼和RH精炼→连铸→铸坯热装→热连轧→层流冷却→热轧卷取→酸洗、湿平整→成品卷取。
所述铁水预处理，要求前扒渣和后扒渣，铁水脱硫后[S]≤0.0050％；
所述转炉冶炼，出钢时进行脱氧合金化，同时加强挡渣操作，出钢温度为1570-1670℃；
所述合金微调站，加入铝粒并强搅对钢包顶渣初步还原；
LF精炼和RH精炼是指：采用双联精炼工艺，使钢包顶渣充分还原，并保持一定的静置时间，使顶渣充分吸附夹杂。同时注意低吹搅拌模式及加热次数，以减少LF过程增N。同时在RH过程采用深处理模式，真空度≤2.6mbar，保证深脱气时间≥12min，破空前H目标含量≤1.5ppm；
所述连铸，结晶器钢液面波动控制±3mm以内的稳定速度浇注，并采用动态轻压下及电磁搅拌工艺，电磁搅拌控制在300A-5HZ以下；
所述铸坯热装，在加热炉中将铸坯加热，铸坯在加热炉中的出炉温度范围为1150℃-1250℃；
所述热连轧，包括粗轧和精轧，并控制精轧入口温度以及终轧温度。热连轧终轧温度范围为820℃-900℃；
优选的，粗轧采用3+3道次轧制，除鳞水全开；
所述精轧，在2250mm热连轧机上进行精轧，精轧入口温度为1030-1050℃；为了保证热轧产品的表面质量，该产品在精轧前需进行更换轧辊，并且该产品须安排在一个轧制周期的前1/2周期内进行轧制，同时为了获得细小均匀的组织，并减少氧化铁皮的产生，终轧温度控制在820℃～900℃。
所述层流冷却：采用前段冷却的方式；
所述热轧卷取：热轧卷取温度范围为卷取温度控制在450～680℃，优选的550℃-650℃；通过降低卷取温度，可以降低钢板在高温停留时间及降低表面氧化程度，从而达到降低或消除晶间氧化现象产生；此外，通过卷取温度降低可以有效提高组织的均匀性，使基板组织晶粒均匀，起到改善带状组织作用。
钢卷冷却至室温后为除去钢带表面氧化铁皮及实现表面粗糙度要求，需对钢卷开卷进行酸洗+湿平整；
所述酸洗、湿平整是指：酸液温度60-90℃；酸液浓度20-200g/L，酸洗线速度≤150mpm。平整采取低粗糙度辊面，辊面粗糙度Ra≤0.8μm，轧制力100-200吨，平整延伸率为0.4-1.0％，平整过程中喷洒平整液，平整液为脱盐水。
热轧卷取在目标卷取温度下的卷取，是实现产品组织、性能的重要工艺之一；所述成品卷取为常规的生产工艺，其对成品组织、性能无影响。
本发明在研究过程中发现，利用常规成分的26MnB5材料制备空心稳定杆，其原材料由于经过热轧工序，若热轧工艺制定不合理，会造成热轧原料被氧化皮覆盖的基体表面产生一定深度的晶间氧化，原材料的晶间氧化可能是在热轧卷取过程中或在热轧卷下线后放置的一段时间内产生的。基于空心稳定杆的制备特殊性，外壁在后续拉拔过程中会发生塑性变形，因此晶间氧化的缺陷会被弱化；而对于内壁，后续拉拔过程对晶间氧化缺陷消除并不明显，且在后续热处理过程中晶间氧化现象会进一步恶化，这种晶间氧化对后续成品零件的疲劳性能是非常不利的。另一方面，对于传统的26MnB5材料，其基本成分为C、Si、Mn、Ti、B、Cr等合金元素，其中C、Mn等合金元素为了提高成品零件的强度，Cr和B元素主要为了提高基体的淬透性。这种传统成分，热处理后晶粒较为粗大，面对这一问题，有专利(如CN109423580A)公开了在基体中添加Ti和Mo等，其中Ti主要用来形成析出物，起到细化晶粒的作用；添加Mo主要目的是提高淬透性，同时使钢的强度提高。也有专利(如CN100436629C)公开了在基体中添加Nb微合金(添加量为0.001-0.019wt％)，用来细化晶粒；但通过本专利研究发现，针对该产品，添加0.019wt％的Nb无法起到最大化的细化晶粒效果。
本发明在研究过程中还发现，因材料在通过高频焊接制管后，还需要进行拉拔工艺，以获得目标尺寸的管件。1)若钢板不经过湿平整其表面粗糙度一般为1.0-5.0μm，在焊接过程中易造成表面划伤，同时由于表面粗糙度较大使冷拔过程阻力较大。2)在后续空心稳定杆制作的热处理过程中由于需要进行奥氏体化处理，因此靠近外壁易出现晶粒异常长大现象，晶粒的异常长大现象可能与拉拔过程中外壁变形储能大有关，也有可能与原材料来料过程中表层有脱碳相关，还有可能与一些未知因素有关，总之，异常长大的晶粒对空心稳定杆零件的综合性能是不利的。
针对上述技术问题，本发明希望通过材料的成分设计和制备工艺上的创新设计，来获得具有低摩擦系数且高疲劳性能的空心稳定杆用钢，其中：
1)为了解决晶间氧化现象，本发明在研究过程中意外发现可以通过降低卷取温度来消除晶间氧化现象；另外通过降低卷取温度可以减轻带状组织缺陷，使得热处理后成品组织更均匀；
2)为获得具有低摩擦系数较高表面质量的钢板，本发明中通过酸洗工序在线增加湿平整方式，采用较低粗糙度的轧辊进行平整，使平整后的钢板表面粗糙度降低至1.0μm以下，可以有效降低后续加工过程划伤风险，并能起到降低冷拔过程阻力作用；
3)为了获得更好的疲劳性能，一方面尽可能的使基体组织均匀，且晶粒得到细化；另一方面尽可能减少对零件的疲劳性能不利的Ti-Nb的大颗粒异常析出，在成分设计时，去除了Ti和B元素的添加，为保证热处理过程中，基体材料具有足够的淬透性。因此，本专利在成分设计时采用了C-Mn-Nb-Cr-Mo的成分体系。其中，C含量为0.25％-0.27％，Mn含量为1.20％-1.30％，Nb含量为0.025-0.045％，Cr含量为0.15-0.40％，Mo含量为0.1-0.2％。
本发明去除Ti元素后，Nb、Mo等合金元素的有效利用率提高，组织细化及均匀性更好；另外，通过热轧工艺调整，消除晶间氧化的同时，可以优化板带外侧组织状态，避免脱碳层的出现。并通过酸洗后增加湿平整工序使表面粗糙度降低至1.0μm以下，有效降低摩擦系数，减少后续加工过程划伤风险，并能起到降低冷拔过程阻力作用。
与现有技术相比，本发明提供一种不含Ti的汽车空心稳定杆用钢板及其制造方法。其通过对Nb、Mo等合金元素的有效利用，获得组织均匀、细化的空心稳定杆用钢板产品，同时避免大颗粒Ti-Nb的异常析出，降低成品疲劳性能；另外，通过设置合适的热轧工艺，有效消除晶间氧化、优化板带外侧组织状态，避免脱碳层的出现，提高稳定杆成品疲劳寿命。并通过酸洗后增加湿平整工序使表面粗糙度降低至1.0μm以下，有效降低摩擦系数，减少后续加工过程划伤风险，并能起到降低冷拔过程阻力作用。连铸时投用电磁搅拌和动态轻压下工艺促使钢水凝固时均匀分布，降低成分偏析，并配备合适的热轧、酸洗、湿平整生产工艺，生产出一种表面粗糙度Ra≤1.0μm，屈服强度为400-500MPa、抗拉强度为500-750MPa，延伸率A50≥25％，显微组织类型为铁素体+珠光体；铁素体面积比15％-50％和珠光体面积比85％-50％，晶粒度≥9.0级。产品经后续分条、焊接、冷拔、热处理(正火)、冷弯、淬火+回火、端头加工、喷丸、涂装等工序加工成空心稳定杆，其空心稳定杆成品对应屈服强度≥1000MPa，抗拉强度≥1250MPa，延伸率≥8％。稳定杆成品疲劳性能大于35万次，广泛用于制造汽车空心稳定杆零件。
附图说明
图1为实施例2生产的钢板组织；
图2为实施例2生产的钢板表面脱碳情况；
图3为实施例2加工为稳定杆成品组织；
图4为对比例1组织；
图5为实施例1的550℃卷取带状组织照片(1.0级)；
图6为实施例1的550℃卷取钢板表面照片；
图7为对比例2的700℃卷取带状组织照片(2.0级)；
图8为对比例2的700℃卷取钢板表面照片。
具体实施方式
本发明提供的一种具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢，包括以下质量百分比成分：
C：0.25％-0.27％、Si：0.20％-0.30％、Mn：1.20％-1.30％、P≤0.015％、S≤0.0050％、Cr：0.15％-0.40％、Al：0.020％-0.050％、Nb：0.025％-0.045％，Mo：0.10％-0.20％、N：≤0.0050％、H：≤0.0002％，其余为Fe和不可避免杂质。
上述具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢的生产方法，包括以下工艺流程：
铁水预处理→转炉冶炼→合金微调站→LF精炼和RH精炼→连铸→铸坯热装→热连轧→层流冷却→热轧卷取→酸洗+湿平整→成品卷取。
本发明中为了得到一种低摩擦系数且高强高疲劳性能的汽车空心稳定杆用钢，采用C-Mn-Nb-Cr-Mo的成分体系设计，具体设计如下：
C是钢中的间隙原子，对材料的强度(屈服和抗拉强度)、冷弯性能和焊接性能起着非常重要的作用，本发明为了使最终成品获得抗拉强度达1250MPa级的高级钢，必须保证C含量在0.25％以上；同时C含量也不能太高，一方面碳含量过高会影响材料的焊接性能、另一方面C高使得最终材料的塑性变差，且成品淬火时焊缝位置容易产生淬火裂纹，所以C含量应合理控制在0.25-0.27％。
Si在钢中起到固溶强化作用，是钢中的还原剂与脱氧剂，此外还可扩大铁素体形成范围，有利于扩大轧制工艺窗口，但Si容易使钢板表面产生红铁皮缺陷难以彻底去除，造成酸洗板表面粗糙度不均匀，影响钢板表观质量，对钢板的磷化涂装性能不利，因此钢中采用低Si设计合理控制在0.20-0.30％，优选0.20-0.25％。
Mn元素可通过固溶强化提高钢的强度，同时可促进碳氮化物析出相在加热时候的溶解，抑制析出相在轧制时候的析出，有利于保持较多的析出元素于轧后的冷却过程中在铁素体中析出，加强了析出强化，此外Mn还可扩大奥氏体相区，降低过冷奥氏体相的转变温度，有利于相变组织的细化，但Mn含量也不宜过高，当高于1.40％时炼钢容易发生Mn偏析，板坯连铸时易发生边裂，同时钢的塑性及韧性降低；本发明为了保证钢板的强度和板坯质量，Mn含量应合理控制在1.20-1.30％。
P、S是钢中的杂质元素，含量越低越好，但过低的P含量会增加炼钢成本，因此P含量控制在0.015％以下，可满足生产成本和产品的要求；而S在钢中通常与Mn结合形成MnS夹杂，钢中硫化物的梳理和形态直接影响了钢的扩孔性能和拉伸性能，因此S含量在实际生产时控制在0.0050％以下。
Nb含量为0.025-0.045％，Nb含量不能小于0.025％，否则细化晶粒效果不明显，Nb含量不能大于0.045％，当Nb的添加量超过0.045％后，进一步细化晶粒效果不明显，且会造成成本增加；
Cr是钢中强碳化物的形成元素，可以置换钢中部分铁形成合金渗碳体，提高钢的稳定性，同时Cr可以溶于铁素体中起到固溶强化作用，提高铁素体的强度和硬度，此外Cr还可以提高钢的淬透性。但是Cr也不易过高，过高会导致成品钢管塑性及韧性降低。因此Cr含量应合理控制在0.15-0.40％。
Al是钢中的脱氧元素，可减少钢中的氧化物夹杂，且可以细化晶粒，但过高时这种细化作用反而减弱、生产时浇铸困难，且会使钢中硫化物夹杂增多，对成品稳定杆疲劳性能不利。因此Al含量应合理控制在0.020-0.050％。
Mo含量为0.1-0.2％，Mo含量不能小于0.1％，否则增加淬透性和细化晶粒效果不明显，Mo含量不能大于0.2％，否则会增加原材料的合金成本。
N、H是钢中的有害元素，因为增加钢的淬透性设计时添加B元素，N易与B形成脆性的BN，降低钢的韧性和塑性，而H元素会使焊接过程中产生气孔等不利影响，因此其含量越低越好，但过低的N、H含量会增加炼钢成本，因此N含量控制在0.0050％以下，H含量控制在0.0002％以下。
鉴于上述提到这种巧妙合理的成分设计方案，若要得到目标要求的热轧酸洗钢板的性能，便于分条、辊压成形与冷拔加工，合理的生产工艺至关重要。
首先，铁水预处理，要求前扒渣和后扒渣，铁水脱硫后[S]≤0.0050％；转炉冶炼，出钢时进行脱氧合金化，同时加强挡渣操作，出钢温度为1570-1670℃；合金微调站，加入铝粒并强搅对钢包顶渣初步还原；LF+RH精炼，采用双联精炼工艺，使钢包顶渣充分还原，并保持一定的静置时间，使顶渣充分吸附夹杂。同时注意低吹搅拌模式及加热次数，以减少LF过程增N。同时在RH过程采用深处理模式，真空度≤2.6mbar，保证深脱气时间≥12min，破空前H目标含量≤1.5ppm。
可通过铁水预处理、转炉冶炼和LF+RH双联精炼工艺，在实现上述C、Si、Mn、Cr、Nb、Mo、Al的化学成分控制的基础上保证P、S、N和H元素低含量，控制钢夹杂物含量和形态，以保证成品的高强度、高塑性及高疲劳性能。
进而采用结晶器钢液面波动控制±3mm以内的稳定速度浇注方法和均匀冷却工艺，投用动态轻压下，并利用电磁辊搅拌使得杂质上浮以获得好的铸坯内部质量。但电磁搅拌不易投用过大，当电磁搅拌工艺超过300A-5HZ时，会使得铸铸坯厚度方向1/4位置产生明显的成分偏析现象，经过后续热轧及人处理等工序无法消除，最终影响产品的焊缝质量及成品疲劳性能。因此，电磁搅拌工艺控制在300A-5HZ以下，但不可关闭电磁搅拌。
为进一步保证铸坯质量，减少铸坯裂纹，同时节约能耗，采用铸坯热装方式进行组产。铸坯在加热炉中加热≤3.0小时，出炉温度控制在1150℃-1250℃，有效降低轧制变形抗力，同时降低铸坯及钢板表面脱碳层及氧化层厚度。
进行热连轧，包括粗轧和精轧，粗轧采用3+3道次轧制，除鳞水全开；在2250mm热连轧机上进行精轧，精轧入口温度为1030-1050℃；为了保证热轧产品的表面质量，该产品在精轧前需进行更换轧辊，并且该产品须安排在一个轧制周期的前1/2周期内进行轧制，同时为了获得细小均匀的组织，并减少氧化铁皮的产生，终轧温度控制在820℃-900℃。
精轧后采用层流冷却方式以前段冷却模式进行快速冷却。热轧卷取温度是获得目标钢板性能的关键工艺参数之一，当卷取温度高于680℃时，由于碳化物的析出和粗化，降低了铁素体的强度，使产品强度降低，同时由于钢板高温停留时间较长，影响产品的表面质量，使得带钢表面产生晶间氧化及脱碳层；另一方面当卷取温度低于450℃时，其生成B组织，使得钢板的强度增加；为了确保钢板原材料的组织性能和表面质量，卷取温度控制在450～680℃，优选550-650℃。
钢卷冷却至室温后为除去钢带表面氧化铁皮及实现表面粗糙度要求，需对钢卷开卷进行酸洗+湿平整；采用连续式酸洗，酸液温度控制在60-90℃，酸液浓度在20-200g/L，酸洗线速度≤150mpm；为了进一步地提高产品表面质量、降低产品表面粗糙度和提高产品性能，平整采用轧制力模式，采取低粗糙度辊面，辊面粗糙度Ra≤0.8μm，轧制力控制在100-200吨，平整延伸率为0.4-1.0％，平整过程中喷洒平整液，平整液为脱盐水。
最后进行成品卷取。
具体各实施例和对比例如下：
实施例1-实施例3
一种具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢，包括以下质量百分比成分，如表1所示，表1中没有显示的余量为Fe和不可避免的杂质；
对比例1-对比例3
一种汽车空心稳定杆用钢，包括以下质量百分比成分，如表1所示，表1中没有显示的余量为Fe和不可避免的杂质。
上述实施例1-3及对比例1-3的所述汽车空心稳定杆用钢的生产方法均按照以下工艺流程生产，具体工艺参数如表2所示。
铁水预处理→转炉冶炼→合金微调站→LF精炼和RH精炼→连铸→铸坯热装→热连轧→层流冷却→热轧卷取→酸洗、湿平整→成品卷取。
所述铁水预处理，要求前扒渣和后扒渣，铁水脱硫后[S]≤0.0050％；
所述转炉冶炼，出钢时进行脱氧合金化，同时加强挡渣操作，出钢温度为1570-1670℃；
所述合金微调站，加入铝粒并强搅对钢包顶渣初步还原；
LF精炼和RH精炼是指：采用双联精炼工艺，使钢包顶渣充分还原，并保持一定的静置时间，使顶渣充分吸附夹杂。同时注意低吹搅拌模式及加热次数，以减少LF过程增N。同时在RH过程采用深处理模式，真空度≤2.6mbar，保证深脱气时间≥12min，破空前H目标含量≤1.5ppm；
所述连铸，结晶器钢液面波动控制±3mm以内的稳定速度浇注，并采用动态轻压下及电磁搅拌工艺，电磁搅拌控制在300A-5HZ以下；
所述铸坯热装，在加热炉中将铸坯加热，铸坯在加热炉中的出炉温度范围为1150℃-1250℃；
所述热连轧，包括粗轧和精轧，并控制精轧入口温度以及终轧温度。热连轧终轧温度范围为820℃-900℃；粗轧采用3+3道次轧制，除鳞水全开；所述精轧，在2250mm热连轧机上进行精轧，精轧入口温度为1030-1050℃；为了保证热轧产品的表面质量，该产品在精轧前需进行更换轧辊，并且该产品须安排在一个轧制周期的前1/2周期内进行轧制，同时为了获得细小均匀的组织，并减少氧化铁皮的产生，终轧温度控制在820℃～900℃。
所述层流冷却：采用前段冷却的方式；
所述热轧卷取：热轧卷取温度范围为卷取温度控制在450～680℃，优选的550℃-650℃；
钢卷冷却至室温后为除去钢带表面氧化铁皮及实现表面粗糙度要求，需对钢卷开卷进行酸洗+湿平整；
所述酸洗、湿平整是指：酸液温度60-90℃；酸液浓度20-200g/L，酸洗线速度≤150mpm。平整采取低粗糙度辊面，辊面粗糙度Ra≤0.8μm，轧制力100-200吨，平整延伸率为0.4-1.0％，平整过程中喷洒平整液，平整液为脱盐水。
最后成品卷取。
对比例1组织如图4所示，其组织铁素体、珠光体和贝氏体。
上述实施例1-3及对比例1-3的按照上述方法生产的产品性能如表3所示；实施例1-3及对比例1-3的产品的钢按照相同的方法经后续分条、焊接、冷拔、热处理(正火)、冷弯、淬火+回火、端头加工、喷丸、涂装等工序加工成空心稳定杆作为成品进行成品疲劳寿命测试。
表1各实施例和对比例化学成分及具体工艺
类别 C Si Mn P S Al Cr Nb Mo N H
实施例1 0.25 0.30 1.29 0.015 0.002 0.048 0.16 0.044 0.11 0.0030 0.0002
实施例2 0.26 0.25 1.25 0.010 0.005 0.022 0.26 0.025 0.15 0.0040 0.0001
实施例3 0.27 021 1.20 0.012 0.004 0.035 0.40 0.035 0.19 0.0035 0.0002
对比例1 0.26 0.25 1.25 0.010 0.005 0.022 0.26 0.025 0.15 0.0040 0.0001
对比例2 0.26 0.25 1.25 0.010 0.005 0.022 0.26 0.025 0.15 0.0040 0.0001
对比例3 0.23 0.20 1.20 0.010 0.005 0.045 0.20 0.025 / 0.0030 0.0002
表2各实施例和对比例轧制工艺及酸洗湿平整工艺参数
Figure BDA0003270797410000141
表3各实施例和对比例力学性能、表面粗糙度及成品疲劳寿命
Figure BDA0003270797410000142
对比例1由于低温卷取由于冷却速度快，产生贝氏体组织，导致强度增加，塑性降低。带状组织会对成品疲劳性能产生影响，会降低成品疲劳寿命，因此需要尽可能降低带状组织级别，本发明实施例带状织控制在1.0-1.5级别；对比例2组织，主要反映卷取温度对带状组织的影响带状组织2.0级，以及卷取温度对钢板表面脱碳的影响，综合会对成品疲劳性能产生影响，会降低成品疲劳寿命。

Claims (10)

1.一种具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢，其特征在于，所述具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢包括以下质量百分比成分：C：0.25％-0.27％、Si：0.20％-0.30％、Mn：1.20％-1.30％、P≤0.015％、S≤0.0050％、Cr：0.15％-0.40％、Al：0.020％-0.050％、Nb：0.025％-0.045％，Mo：0.10％-0.20％、N：≤0.0050％、H：≤0.0002％，其余为Fe和不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢，其特征在于，所述具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢组织为铁素体+珠光体；铁素体面积比15％-50％，珠光体面积比85％-50％，晶粒度≥9.0级。
3.根据权利要求1或2所述的具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢，其特征在于，所述的具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢表面粗糙度Ra≤1.0μm，屈服强度为400-500MPa、抗拉强度为500-750MPa，延伸率A50≥25％。
4.一种权利要求1-3任一项所述具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下工艺流程：
铁水预处理→转炉冶炼→合金微调站→LF精炼和RH精炼→连铸→铸坯热装→热连轧→层流冷却→热轧卷取→酸洗、湿平整→成品卷取。
5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述铸坯热装，铸坯在加热炉中的出炉温度范围为1150℃-1250℃。
6.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述热连轧，包括粗轧和精轧，精轧入口温度为1030-1050℃，终轧温度范围为820℃-900℃。
7.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述热轧卷取：卷取温度控制在450-680℃。
8.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述酸洗，酸液温度60-90℃；酸液浓度20-200g/L，酸洗线速度≤150mpm。
9.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述湿平整，采取低粗糙度辊面，辊面粗糙度Ra≤0.8μm，轧制力100-200吨，平整延伸率为0.4-1.0％。
10.根据权利要求4或9所述的生产方法，其特征在于，所述湿平整，平整过程中喷洒平整液，平整液为脱盐水。
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