CN115491605B - 热锻用贝氏体钢、制造热锻零部件的工艺、装置及系统 - Google Patents

热锻用贝氏体钢、制造热锻零部件的工艺、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了热锻用贝氏体钢、制造热锻零部件的工艺、装置及系统，该热锻用贝氏体钢包括以下化学成分：C：0.15～0.35wt.％；Si：0.17～0.85wt.％；Mn：1.8～3.0wt.％；P：0～0.035wt.％；S：0～0.08wt.％；Cr：0.01～1.5wt.％；Mo：0.01～0.10wt.％；V：0.01～0.20wt.％；Ti：0～0.025wt.％，余下为Fe及不可避免的杂质元素；且满足碳当量公式0.95≥Ceq＝C+(1/10)Si+(2/11)Mn+(1/5)Cr+(1/3)V+(1/6)Mo1/2≥0.70；将该热锻用贝氏体钢制成坯材；将坯材热锻成型，控制冷却速度以促进粒状贝氏体的生成，再回火，即获得强度等级高、韧性良好、变形小的零部件。

Description

热锻用贝氏体钢、制造热锻零部件的工艺、装置及系统
技术领域
本发明属于金属制品领域，涉及一种热锻用贝氏体钢、制造热锻零部件的工艺、装置及系统。
背景技术
国内外商用车前轴一般采用调质钢生产制造，其制造工艺过程主要工序是：热锻成型→空冷→重新加热→调质→校正→喷丸→机加工。但是使用调质钢制造前轴存在一系列的问题：1)调质钢前轴由于淬透性原因，热处理后前轴表层、芯部的硬度、组织及力学性能散差很大：表层与芯部硬度散差在10-15HRC，表层组织为回火索氏体组织，芯部组织为珠光体+铁素体或者贝氏体组织，表层、芯部力学性能指标差异很大，抗拉强度在700-1000MPa，屈服强度在450-900MPa，冲击功Ku2在60-100J；2)调质钢前轴制造周期长，锻造后的前轴要进行重新加热-淬火-回火处理，效率低，能耗高；3)制造的前轴产品存在较大的质量风险，淬透性不足会导致前轴零部件性能不能满足技术要求，淬透性过高则会导致前轴出现变形大、淬火开裂等风险。
非调质钢前轴热锻后直接使用或者简化热处理工艺虽然可以减少热处理变形、降低零部件开裂废品率，但是，这种方法制造的非调质钢前轴通常抗拉强度不大于900MPa、屈服强度不大于650MPa，强度等级较低。
发明内容
为了解决现有技术非调质钢零部件强度等级低的问题，本发明采用热锻用贝氏体钢制造热锻零部件，并提供一种控冷装置及热锻系统，通过控锻、控冷的方式保证非调质钢零部件满足强度等级要求。
本发明提供的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种热锻用贝氏体钢，按重量百分比计，包括以下化学成分：C：0.15～0.35wt.％；Si：0.17～0.85wt.％；Mn：
1.8～3.0wt.％；P：0～0.035wt.％；S：0～0.08wt.％；Cr：0.01～1.5wt.％；Mo：0.01～0.10wt.％；V：0.01～0.20wt.％；Ti：0～0.025wt.％，余下为Fe及不可避免的杂质元素；且满足以下碳当量公式：
0.95≥Ceq＝C+(1/10)Si+(2/11)Mn+(1/5)Cr+(1/3)V+(1/6)Mo1/2≥0.70。
在本发明提供的一些实施方式中，热锻用贝氏体钢包括以下化学成分：C：0.20～0.30wt.％；Si：0.40～0.60wt.％；Mn：1.8～2.0wt.％；P：0～0.020wt.％；S：0～0.060wt.％；Cr：0.1～0.6wt.％；Mo：0.02～0.06wt.％；V：0.10～0.15wt.％；Ti：0～0.010wt.％，余下为Fe及不可避免的杂质元素。
在本发明提供的一些实施方式中，热锻用贝氏体钢包括以下化学成分：C：0.22～0.26wt.％；Si：0.55～0.60wt.％；Mn：1.8～2.0wt.％；P：0.010～0.015wt.％；S：0.040～0.050wt.％；Cr：0.05～0.6wt.％；Mo：0.04～0.06wt.％；V：0.10～0.13wt.％；Ti：0.002～0.004wt.％，余下为Fe及不可避免的杂质元素。
第二方面，本发明提供制造热锻零部件的工艺，包括：
将上述热锻用贝氏体钢制成坯材；
将坯材热锻成型，控制冷却速度以促进粒状贝氏体的生成，再回火，即成。
在本发明提供的一些实施方式中，热锻成型包括：原材料下料→感应加热→辊锻→压弯→预锻→终锻→切边→热校正。
在本发明提供的一些实施方式中，所述感应加热的温度为1150-1230℃；所述预锻的温度为1150-1190℃；所述终锻的温度为1000-1050℃；所述热校正的温度为850-880℃。
在本发明提供的一些实施方式中，回火的温度为250-500℃。
在本发明提供的一些实施方式中，回火的温度为280-320℃。
在本发明提供的一些实施方式中，所述控制冷却速度包括：(1)以5℃/s的速度降温10s；(2)以3℃/s的速度降温15s；(3)以1℃/s的速度降温110s；(4)以0.75℃/s的速度降温113s；(5)以0.7℃/s的速度降温100s；(6)以0.4℃/s的速度降温100s。
第三方面，本发明提供一种按上述制造热锻零部件的工艺制造而成的热锻零部件，优选地，该热锻零部件为汽车前轴。
第四方面，本发明提供一种热锻件自动下线控冷传送装置，包括：
传送带，其用于传送热锻成型的零部件；
若干个风机，其分布在所述传送带的左右两侧，保证零部件按如下速度冷却：(1)以5℃/s的速度降温10s；(2)以3℃/s的速度降温15s；(3)以1℃/s的速度降温110s；(4)以0.75℃/s的速度降温113s；(5)以0.7℃/s的速度降温100s；(6)以0.4℃/s的速度降温100s。
第五方面，本发明提供一种热锻系统，包括控温热锻模块以及上述热锻件自动下线控冷传送装置，控温热锻模块包括：原材料下料单元→感应加热单元→辊锻单元→压弯单元→预锻单元→终锻单元→切边单元→热校正单元，所述感应加热单元的温度为1150-1230℃；所述预锻单元的温度为1150-1190℃；所述终锻单元的温度为1000-1050℃；所述热校正单元的温度为850-880℃。
本发明提供的热锻用贝氏体钢、热锻方法和热锻系统特别适合用于制造大尺寸零部件，譬如汽车前轴，制得的零部件表层与心部硬度、强度、金相组织等性能相同，硬度可控制在29.0-33.5HRC之间，基体有效晶粒尺寸细于8μm，组织以粒状贝氏体为主，并含有适量的马氏体+残余奥氏体组织，残余奥氏体组织含量低于6％，零部件截面尺寸效应小，不同部位抗拉强度和屈服强度比较平均，均大于950MPa，Ku2大于30J，并且制造周期短，能耗低，且前轴变形、开裂风险极小。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明提供的热锻件自动下线控冷传送装置的示意图。
图2为前轴热锻后控冷冷却速度示意图。
图3为前轴热锻后空冷冷却速度示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
非调质钢热锻零部件是通过材料微合金化强化与控锻控冷工艺强化相结合的产物，要想稳定的获得高强韧非调质钢前轴并广泛应用，首先原材料的性能可控稳定，非调质钢是通过微合金化来强化，后期锻造过程中控冷范围才可以更宽，适应性更强，对于非调质钢来说，合理的元素匹配及合适的碳当量，是保证零部件性能稳定的前提。本发明提供的热锻用贝氏体钢，按重量百分比计，包括以下化学成分：C：0.15～0.35wt.％；Si：0.17～0.85wt.％；Mn：1.8～3.0wt.％；P：0～0.035wt.％；S：0～0.08wt.％；Cr：0.01～1.5wt.％；Mo：0.01～0.10wt.％；V：0.01～0.20wt.％；Ti：0～0.025wt.％，余下为Fe及不可避免的杂质元素；且满足以下碳当量公式：
0.95≥Ceq＝C+(1/10)Si+(2/11)Mn+(1/5)Cr+(1/3)V+(1/6)Mo1/2≥0.70。
以下对制造热锻零部件所采用的非调质钢各元素组成限定理由及限定条件进行说明：
C：0.15～0.35wt.％；C是保证非调质钢零部件具有足够强度的最基本元素。含量太低，强度不足，将下限设定为0.15wt.％，含量太高，塑韧性降低，为保证材料既具有较高的强度，同时又具有良好的塑韧性，将上限设定为0.35wt.％。
Si：0.17～0.85wt.％；Si是一种既能确保材料强度又作为钢冶炼时脱氧的有效元素，过低的Si含量将增加炼钢时的脱氧成本，过高的Si含量将显著增加脱碳倾向，因此将Si含量保持在通常的0.17～0.85wt.％。
Mn：1.8～3.0wt.％；Mn是提高淬透性、扩大奥氏体区域的有效元素，Mn含量在大于1.8wt.％时，将显著推迟过冷奥氏体的“铁素体-珠光体”相变，并形成独立的贝氏体转变C曲线，促进本发明贝氏体非调质钢“马-奥”岛数量的增加，同时Mn也是使钢中的S以MnS的形式固定，防止因S导致的热脆性的元素。过高的Mn含量，易形成马氏体，并增加合金成本，因此Mn的上限设定为3.0wt.％。
P：不大于0.035wt.％；P有固溶强化的效果，但易导致韧性恶化，因此作为有害元素控制，上限设定为0.035wt.％。
S：0～0.080wt.％；S易与Mn结合生成MnS非金属夹杂物，在高温锻造过程中可以细化奥氏体晶粒，利于韧性的提高，MnS夹杂有利于提高零部件切削加工性能，含量过高，易造成力学性能各向异性，故S含量上限设定为0.050wt.％。
Cr：0～1.50wt.％；Cr元素与Mn元素匹配使用效果更好，它的存在可细化本发明贝氏体组织中铁素体片的厚度，提高贝氏体组织的强韧性，含量大于1.50wt.％易产生Cr的碳化物，且可能会降低韧性，因此上限设定为1.50wt.％。
Mo：0.01～0.10wt.％；Mo能提高贝氏体非调质钢材料淬透性及强韧性，因钼铁价格高，会显著增加材料成本，限制其应用范围，因此Mo含量设定为不大于0.10wt.％。
Ti：0～0.025wt.％；Ti是一种强烈的碳化物和氮化物形成元素，优先与钢中的N结合生成TiN，适量的Ti形成的细粒状弥散分布的第二相质点在锻造加热(加热温度1150℃～1250℃)过程中钉扎奥氏体晶界，阻止高温加热阶段及形变再结晶奥氏体晶粒的长大。含量过高，易生成液析大颗粒TiN，不能发挥TiN细化晶粒的作用，易造成混晶。本发明中Ti含量设定为0～0.025wt.％。
V：0.01～0.20wt.％；V在本发明的贝氏体非调质钢中是以析出的碳氮化物来强化基体存在的。因此下限设定为0.01wt.％，保证有微量的碳氮化物存在，如果V含量过高，则大幅增加材料及零部件成本，也难以发挥其性价比优势，因此上限选为0.2wt.％。
除上述热锻用贝氏体钢的化学组成外，制造过程中的加热温度、预锻温度、终锻温度以及锻后冷却速度等参数对热锻零部件的性能也很大。本发明提供的制造热锻零部件的工艺，包括如下步骤：热锻成型→控制冷却→回火(250-500℃)，将前述热锻用贝氏体钢制成的坯材热锻成型，控制冷却速度以促进粒状贝氏体的生成，再回火，即成。该工艺制造的热锻零部件表层与心部硬度、强度、金相组织等性能相同，硬度控制在29-33.5HRC，有效晶粒尺寸细于8μm，组织以粒状贝氏体为主，并含有适量的马氏体+残余奥氏体组织，残余奥氏体含量低于6wt.％，热锻零部件截面尺寸效应小，整个热锻零部件不同部位抗拉强度差值小，屈服强度高，Ku2高，并且制造周期短，能耗低，且热锻零部件变形、开裂风险极小。
在本发明提供的一些实施方式中，将热锻用贝氏体钢制成坯材，包括：按照不同前轴零部件用材需求，用带锯将棒料锯成需要的长度，并移至锻造车间感应加热炉旁边。
在本发明提供的一些实施方式中，热锻成型包括：感应加热→辊锻→压弯→预锻→终锻→切边→热校正。以下对热锻成型各步的操作步骤以及限定条件、限定理由进行说明：
感应加热：中频感应加热温度控制在1150-1190℃，温度过低，锻造成型性难度增加，充型不满风险增大，模具损耗也增加，温度过高，晶粒粗化严重，降低材料韧性指标。因此温度控制在1150-1190℃，推料周期为60s左右，保温时间小于30min。
辊锻：将加热后的棒料进行2道次的辊锻，时间约5s，完成后进行压弯工序。
压弯：将辊锻后的样件进行压弯处理，时间约2s，完成后进入预锻工序。
预锻：将压弯后的样件进行预锻处理，温度控制在1100℃左右，时间约4s，完成后进行终锻工序。
终锻：将预锻后的样件进行终锻处理，终锻温度控制在1000-1050℃，时间约4s，完成后进行切边工序。
切边：将终锻后的样件切边处理，样件温度在950℃左右，时间约5s，完成后进行校正工序。
热校正：热校正后样件温度在850-880℃，时间约5s。
在本发明提供的一些实施方式中，回火的温度为250-500℃。
本发明在热锻成型后控制冷却速度，目的是通过不同的冷却速度，促使零部件在奥氏体状态下直接转变成以贝氏体为主，而非珠光体或者铁素体为主的组织，可能会有少量的马氏体存在，从而保证零部件的性能稳定、尺寸波动小。在本发明提供的一些实施方式中，控制冷却速度的具体方式为：热锻成型后进行：(1)以5℃/s的速度降温10s；(2)以3℃/s的速度降温15s；(3)以1℃/s的速度降温110s；(4)以0.75℃/s的速度降温113s；(5)以0.7℃/s的速度降温100s；(6)以0.4℃/s的速度降温100s。
以下对各步降温速度以及时间的限定进行说明：
表1
Figure BDA0003867134010000091
基于上述制造热锻零部件的工艺，如图1所示，本发明提供一种热锻件自动下线控冷传送装置，包括：
传送带，其用于传送热锻成型的零部件；
若干个风机，其分布在所述传送带的左右两侧，保证零部件按如下速度冷却：(1)以5℃/s的速度降温10s；(2)以3℃/s的速度降温15s；(3)以1℃/s的速度降温110s；(4)以0.75℃/s的速度降温113s；(5)以0.7℃/s的速度降温100s；(6)以0.4℃/s的速度降温100s。
优选地，风机的数量为6个，错位分布在自动下线控冷传送装置的两侧。
下面以前轴为例，说明本发明控制冷却速度的方法：
根据前轴材料的CCT曲线，结合前轴零部件硬度要求，热锻后的前轴零部件在0.1℃/s-1℃/s范围内进行冷却，为了保证热锻后的零部件控冷过程稳定，设计了一套锻件自动下线控冷传送装置，下线工装、传送带、分布在下线工装、传送带左右两侧的若干台风机，风机的分布如下如图1所示。热锻件自动下线控冷传送装置的节拍是50s，单只零部件冷却时间是700s。热锻后的前轴零部件温度在850℃-880℃左右，前轴毛坯在传送过程中风机1按照功率2.2kW，风量12000m3/h进行冷却，前轴毛坯降低温度约50℃，冷却速度在5℃/s，前轴零部件温度在800℃-830℃，前轴从传送带下线工位传送至控冷传送装置，风机2风量控制在11000m3/h对前轴进行冷却，前轴降低温度约45℃，冷却速度在3℃/s，前轴零部件温度在755℃-785℃，前轴在传送装置上进行传送，风机5风量控制在10000m3/h，对前轴进行冷却，前轴降低温度约110℃，冷却速度在1℃/s,前轴零部件温度在645℃-675℃，前轴继续传送，风机3风量控制在11500m3/h，对前轴进行冷却，前轴降低温度约85℃，冷却速度在0.75℃/s，前轴零部件温度在560-590℃，前轴继续传送，风机6风量控制在11500m3/s，对前轴进行冷却，前轴降低温度约70℃，冷却速度在0.7℃/s，前轴零部件温度在490℃-520℃，前轴继续传送，风机4风量控制在10500m3/h，对前轴进行冷却，前轴降低温度约40℃，前轴进行冷却速度约0.4℃/s，前轴零部件温度在450℃-480℃，随后在传送带空冷，冷却速度约0.1℃/s，传送时间260s左右，前轴温度降至400℃以下，随后下线堆冷至室温，其组织为粒状贝氏体+少量马氏体+少量铁素体。
基于上述制造热锻零部件的工艺，本发明提供一种热锻系统，包括控温热锻模块以及上述热锻件自动下线控冷传送装置，控温热锻模块包括：原材料下料单元→感应加热单元→辊锻单元→压弯单元→预锻单元→终锻单元→切边单元→热校正单元，所述感应加热单元的温度为1150-1230℃；所述预锻单元的温度为1150-1190℃；所述终锻单元的温度为1000-1050℃；所述热校正单元的温度为850-880℃。
在本发明提供的一些实施方式中，回火后进行如下处理：冷校正→喷丸→磁粉探伤→入库。以下对回火后各步的操作步骤以及限定条件、限定理由进行说明：
回火：将控冷后的零部件进行250-500℃回火，保温1.5-2.5h，提升零部件屈服强度50-100MPa，KU2冲击功提升10-15J。
冷校正：因非调质钢零部件变形非常小，其校正一般仅对零部件落差进行校正，比调质钢零部件校正工作量小很多(锻件长度、销孔落差、板簧座扭曲等)。
喷丸：选用
Figure BDA0003867134010000121
硬度为45.0HRC的铸钢丸，采用0.55A的强度进行喷丸强化，保证表面覆盖率≥100％。
探伤：对制造的每件零部件采用探伤机进行100％探伤，避免折叠、裂纹类缺陷零部件的流出。
以下通过制造汽车前轴的具体实施例对本发明的技术方案进行详细阐释。
实施例1
本实施例提供的热锻用贝氏体钢，按重量百分比计，包括表2所示的化学成分：
表2
C S Si Mn P Cr Mo Ti V Ceq
0.25 0.045 0.57 1.90 0.012 0.54 0.05 0.003 0.12 0.848
本实施例提供的制造汽车前轴的工艺路线为：原材料下料—感应加热—辊锻—压弯—预锻—终锻—切边—热校正—控冷—回火—冷校正—喷丸—磁粉探伤—入库。
本实施例提供一种热锻件自动下线控冷传送装置，包括：下线工装、传送带、分布在下线工装、传送带左右两侧的6个风机，6台风机设置如下：
①风机1：其设置在下线工装侧边，设置为功率2.2kW、风量12000m3/h，其冷却范围前轴传送10s的范围；前轴在风机1的冷却范围内冷却速度为5℃/s，降低温度约50℃，冷却后测前轴表面温度约810℃；前轴从下线工装传送至传送带起始位置，即风机2的位置；
②风机2：设置风量为11000m3/h，其冷却范围为前轴在传送带上传送15s的范围；前轴在风机2的作用范围内冷却速度为5℃/s，前轴降低温度约45℃，冷却后测得前轴表面温度约765℃左右；前轴从传送带传送至风机5位置；
③风机5：设置风量为10000m3/h，其冷却范围为前轴在传送带上传送110s的范围；前轴在风机5的作用范围内冷却速度为1℃/s，前轴降低温度约110℃，冷却后测得前轴表面温度约665℃左右；前轴从传送带传送至风机3位置；
④风机3：设置风量为11500m3/h，其冷却范围为前轴在传送带上传送113s的范围；前轴在风机3的作用范围内冷却速度为0.75℃/s，前轴降低温度约85℃，冷却后测得前轴表面温度约580℃左右；前轴从传送带传送至风机6位置；
⑤风机6：设置风量为11500m3/s，其冷却范围为前轴在传送带上传送100s的范围；前轴在风机6的作用范围内冷却速度为0.70℃/s，前轴降低温度约70℃，冷却后测得前轴表面温度约510℃左右；前轴从传送带传送至风机4位置；
⑥风机4：设置风量为10500m3/s，其冷却范围为前轴在传送带上传送100s的范围；前轴在风机6的作用范围内冷却速度为0.40℃/s，前轴降低温度约40℃，冷却后测得前轴表面温度约470℃左右；
⑦前轴随后在传送带空冷，冷却速度约0.1℃/s，传送时间260s左右，前轴从冷却传送装置下线时的温度为210℃左右。
本实施例制造汽车前轴的具体步骤如下：
(1)下料：按照前轴零部件的用材需求，用带锯将热锻用贝氏体钢棒料锯成需要的长度，并移至锻造车间感应加热炉旁边。
(2)感应加热：中频感应加热温度控制在1180℃左右，推料周期为60s左右，保温时间30min；
(3)辊锻：将加热后的热锻用贝氏体钢棒料进行2道次的辊锻，时间约5s，完成后进行压弯工序；
(4)压弯：将辊锻后的样件进行压弯处理，时间约2s，完成后进入预锻工序；
(5)预锻：将压弯后的样件进行预锻处理，温度控制在1100℃左右，时间约4s，完成后进行终锻工序；
(6)终锻：将预锻后的样件进行终锻处理，终锻温度控制在1030℃，时间约4s，完成后进行切边工序；
(7)切边：将终锻后的样件切边处理，样件温度在950℃左右，时间约5s，完成后进行校正工序；
(8)热校正：热校正后样件温度在865℃，时间约5s。
(9)控冷：热校正后的前轴锻件自动送上锻件自动下线控冷传送装置，此时，采用测温枪测得前轴表面温度为860℃左右，前轴在传送带上如下速度冷却：(1)以5℃/s的速度降温10s；(2)以3℃/s的速度降温15s；(3)以1℃/s的速度降温110s；(4)以0.75℃/s的速度降温113s；(5)以0.7℃/s的速度降温100s；(6)以0.4℃/s的速度降温100s。随后下线堆冷至室温，随后空冷至室温。
(10)回火：将控冷后的前轴移至回火炉进行300℃回火，保温1.0h，其组织为粒状贝氏体+少量马氏体+少量铁素体。
(11)冷校正：因非调质钢前轴变形非常小，其校正一般仅对前轴落差进行校正，比调质钢前轴校正工作量小很多(锻件长度、销孔落差、板簧座扭曲等)；
(12)喷丸：选用
Figure BDA0003867134010000151
硬度为45HRC的铸钢丸，采用0.55A的强度进行喷丸强化，保证表面覆盖率≥100％；
(13)探伤：对制造的每件前轴采用探伤机进行100％探伤，避免折叠、裂纹类缺陷前轴的流出。
实施例2
本实施例提供的热锻用贝氏体钢，按重量百分比计，包括表3所示的化学成分：
表3
C S Si Mn P Cr Mo Ti V Ceq
0.25 0.045 0.57 1.90 0.012 0.54 0.05 0.003 0.12 0.848
本实施例提供的制造汽车前轴的工艺路线为：原材料下料—感应加热—辊锻—压弯—预锻—终锻—切边—热校正—控冷—回火—冷校正—喷丸—磁粉探伤—入库。
本实施例提供的热锻件自动下线控冷传送装置与实施例1相同。
本实施例制造汽车前轴的具体步骤如下：
(1)下料：按照前轴零部件的用材需求，用带锯将热锻用贝氏体钢棒料锯成需要的长度，并移至锻造车间感应加热炉旁边。
(2)感应加热：中频感应加热温度控制在1200℃左右，推料周期为60s左右，保温时间30min；
(3)辊锻：将加热后的热锻用贝氏体钢棒料进行2道次的辊锻，时间约5s，完成后进行压弯工序；
(4)压弯：将辊锻后的样件进行压弯处理，时间约2s，完成后进入预锻工序；
(5)预锻：将压弯后的样件进行预锻处理，温度控制在1080℃左右，时间约4s，完成后进行终锻工序；
(6)终锻：将预锻后的样件进行终锻处理，终锻温度控制在1000℃，时间约4s，完成后进行切边工序；
(7)切边：将终锻后的样件切边处理，样件温度在950℃左右，时间约5s，完成后进行校正工序；
(8)热校正：热校正后样件温度在870℃，时间约5s。
(9)控冷：热校正后的前轴锻件自动送上锻件自动下线控冷传送装置，此时，采用测温枪测得前轴表面温度为865℃左右，前轴在传送带上如下速度冷却：(1)以5℃/s的速度降温10s；(2)以3℃/s的速度降温15s；(3)以1℃/s的速度降温110s；(4)以0.75℃/s的速度降温113s；(5)以0.7℃/s的速度降温100s；(6)以0.4℃/s的速度降温100s。随后下线堆冷至室温，随后空冷至室温。
(10)回火：将控冷后的前轴移至回火炉进行400℃回火，保温1.0h，其组织为粒状贝氏体+少量马氏体+少量铁素体。
(11)冷校正：因非调质钢前轴变形非常小，其校正一般仅对前轴落差进行校正，比调质钢前轴校正工作量小很多(锻件长度、销孔落差、板簧座扭曲等)；
(12)喷丸：选用
Figure BDA0003867134010000172
硬度为45HRC的铸钢丸，采用0.55A的强度进行喷丸强化，保证表面覆盖率≥100％；
(13)探伤：对制造的每件前轴采用探伤机进行100％探伤，避免折叠、裂纹类缺陷前轴的流出。
在实施例1制造的前轴冷却速度最慢的部位“弯脖”进行前轴零部件性能测试，其性能指标如表4所示，并且与国内竞品前轴进行了对比，性能优于竞品。
表4
Figure BDA0003867134010000171
综上所述，本发明与现有技术相比较，具有如下优势：
(1)性能优势：本发明采用的贝氏体钢热锻后控冷并经回火热处理，前轴整个截面硬度均匀，即尺寸效应小，零部件表层与心部硬度均为29-33.5HRC，抗拉强度＞950MPa，屈服强度≥700MPa，屈强比达0.70，大于现有市场上非调质钢的屈强比值。冲击功≥30J，不会由于淬透性不同导致的零部件表层与心部硬度、强度等性能差异。
(2)工艺优势：合适的锻造工艺及控冷工艺是保证前轴零部件性能实现的关键。控制预锻温度在1150-1190℃，使得贝氏体钢完全奥氏体化，晶粒度不会粗化，同时不影响成型性能；控制终锻温度在1000-1050℃，可以获得细小的奥氏体晶粒度；切边后前轴零部件温度控制在850-880℃，保证前轴不同冷却速度截面有效晶粒尺寸小于8μm；在随后的不同冷却速度下进行控冷，增加形变诱导析出V(CN)物的强化效果，提高屈服强度，形成以粒状贝氏体为主，同时含有少量的铁素体组织，其中粒状贝氏体中残余奥氏体含量在7wt.％左右。为了实现非调质钢的高强高韧，通过回火热处理，进一步析出弥散的V(CN)物，同时改善材料的韧性指标，残余奥氏体部分转变为马氏体，马氏体含量在3wt.％左右，前轴零部件最终屈服强度大于720MPa，冲击韧性大于30J。比现生产的竞品前轴屈服提升了15％，抗拉强度提升了5％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种制造热锻零部件的工艺，其特征在于，包括：
将热锻用贝氏体钢制成坯材；所述热锻用贝氏体钢，其特征在于，按重量百分比计，包括以下化学成分：C：0.15～0.35wt.％；Si：0.17～0.85wt.％；Mn：1.8～3.0wt.％；P：0～0.035wt.％；S：0～0.080wt.％；Cr：0.01～1.5wt.％；Mo：0.01～0.10wt.％；V：0.01～0.20wt.％；Ti：0～0.025wt.％，余下为Fe及不可避免的杂质元素；且满足以下碳当量公式：
0.95≥Ceq＝C+(1/10)Si+(2/11)Mn+(1/5)Cr+(1/3)V+(1/6)Mo1/2≥0.70；
将坯材热锻成型，控制冷却速度以促进粒状贝氏体的生成，再回火，即成；所述控制冷却速度包括：(1)以5℃/s的速度降温10s；(2)以3℃/s的速度降温15s；(3)以1℃/s的速度降温110s；(4)以0.75℃/s的速度降温113s；(5)以0.7℃/s的速度降温100s；(6)以0.4℃/s的速度降温100s。
2.根据权利要求1所述的制造热锻零部件的工艺，其特征在于：所述热锻成型包括：感应加热→辊锻→压弯→预锻→终锻→切边→热校正；
所述感应加热的温度为1150-1230℃；
所述预锻的温度为1150-1190℃；
所述终锻的温度为1000-1050℃；
所述热校正的温度为850-880℃。
3.根据权利要求1所述的制造热锻零部件的工艺，其特征在于：所述回火的温度为250-500℃。
4.根据权利要求1所述的制造热锻零部件的工艺，其特征在于：所述热锻用贝氏体钢包括以下化学成分：C：0.20～0.30wt.％；Si：0.40～0.60wt.％；Mn：1.8～2.0wt.％；P：0～0.020wt.％；S：0～0.060wt.％；Cr：0.1～0.6wt.％；Mo：0.02～0.06wt.％；V：0.10～0.15wt.％；Ti：0～0.010wt.％，余下为Fe及不可避免的杂质元素。
5.一种热锻零部件，其特征在于：按权利要求1～4任一项所述的制造热锻零部件的工艺制造而成。
6.根据权利要求5所述的热锻零部件，其特征在于：所述热锻零部件为汽车前轴。
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