CN118109756A - 一种具有高性能的弹簧扁钢及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高性能的弹簧扁钢及生产方法，所述弹簧扁钢的化学成分包括C、Si、Mn、Cr、Cu、V、Nb、B、Y、Ce、Ni、S、P、N、O、H，其余为Fe和不可避免的杂质。生产方法包括冶炼(铁水预处理‑转炉炼钢‑精炼)、连铸、二阶段控轧控冷、淬火+中温回火。应用以上成分及工艺，获得的弹簧扁钢显微组织为回火屈氏体，其抗拉强度≥1800MPa，屈服强度≥1550MPa，断后伸长率≥8％，断面收缩率≥30％，20℃冲击功(KU2)≥40J，脱碳层深度≤0.1mm，并具有良好的抗氧化性、耐盐雾腐蚀性和台架疲劳寿命。
Description
技术领域
本发明涉及冶金材料技术领域，尤其涉及一种具有高强度、高韧性、耐腐蚀以及高抗氧化性的弹簧扁钢及生产方法。
背景技术
随着环境保护和节能减排要求的日益提高，汽车轻量化成为汽车发展的必然趋势。钢板弹簧，又称板簧，是汽车悬架系统中的重要组成部分，其主要作用是连接车桥与车架、减轻车辆在行驶过程中受到的冲击。板簧占汽车总重量的7-9％，实现板簧的轻量化对于汽车轻量化意义重大。结构优化、工艺优化和采用更高强度级别的材料是实现汽车轻量化的三种主要途径。在保证汽车安全性的前提下，采用更高强度级别的材料是上述三种途径的首选。
相关资料表明，板簧的重量与其设计应力的平方成反比，设计应力越高，板簧的重量就越轻。而板簧的设计应力与其原材料-弹簧扁钢的抗拉强度密切相关，抗拉强度越大，设计应力就越高。也就是说，提高弹簧扁钢的抗拉强度是实现板簧减重的重要途径。目前，已经开发了一系列高强度弹簧扁钢。例如公布号为CN115537660A，名称为“一种低密度高强度热轧弹簧扁钢及其生产方法”专利中，通过添加0.8-1.5％Si、15.0-20.0％Mn、12.0-17.0％Al、2.0-7.0％Mg和0.002-0.005％B及控制热轧工艺，可以获得屈服强度≥1800MPa，抗拉强度≥1950MPa的低密度弹簧扁钢。公布号为CN113930680A，名称为“一种耐低温高强度弹簧扁钢及其生产方法”专利中，通过添加适量C、Si、Mn、Cr、Ni、Nb、B、Zr和Ce以及控制Mn/C比，结合控制冶炼工艺、连铸工艺、轧制工艺和热处理工艺的方法，可以获得屈服强度≥1750MPa，抗拉强度≥1950MPa，伸长率≥10％，断面收缩率≥35％的弹簧扁钢。公布号为CN106978571A，名称为“一种微合金化的第三代汽车用弹簧扁钢及制备方法”专利中，通过添加适量的C、Si、Mn、Cr、Nb、B并控制Cu、Ni、Ti含量，进一步通过控制冶炼、连铸、热轧和缓冷工艺，可获得屈服强度≥1350MPa，抗拉强度≥1550MPa，伸长率≥7％，断面收缩率≥30％的弹簧扁钢。
但应该指出的是，在弹簧扁钢的实际应用过程中，疲劳寿命才是其最重要的评价指标。高疲劳寿命是板簧生产厂家和用户一直追求的目标，板簧的疲劳寿命不仅与其抗拉强度相关，还与其韧性和生产工艺有关。合适的生产工艺，可以获得良好的韧性、脱碳层深度也小，即抗氧化性高，板簧的疲劳寿命就越高。另一方面，服役环境对汽车弹簧扁钢的使用寿命有重要的影响，尤其是在具有腐蚀性的环境下行驶的汽车，其对耐蚀性有更高的要求。上述专利并没有同时考虑控制弹簧扁钢的高强度、高韧性、耐腐蚀性和高抗氧化性，因此，有可能导致其生产的板簧疲劳寿命偏低，或者服役过程中过早地发生腐蚀疲劳破坏，不能满足汽车主机厂对板簧高疲劳寿命的要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明通过成分设计和工艺优化，提供了一种兼具高强度、高韧性、耐腐蚀以及高抗氧化性的弹簧扁钢及生产方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种具有高性能的弹簧扁钢，其化学成分按照重量百分比为：C：0.48～0.54％、Si：0.8～1.2％、Mn：0.7～1.0％、Cr：0.8～1.1％、Cu：0.45～0.55％、V：0.08～0.15％、Nb：0.02～0.05％、B：0.0010～0.0030％、Y：0.05～0.09％、Ce：0.005～0.010％、Ni≤0.03％、S≤0.01％、P≤0.015％、N≤0.0050％、O≤0.0010％、H≤0.0001％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明弹簧扁钢中各化学元素的作用主要基于以下原理：
C：C是钢中最廉价且最有效的强化元素，其在钢中以固溶态和各种碳化物的形式存在。钢中的C含量越高，其强度就越高，但高C含量对韧性不利。综合考虑弹簧扁钢强度和韧性要求，将C含量控制在0.48～0.54％。
Si：Si是钢中除了C之外最有效的固溶强化元素，可显著提高弹簧钢的屈服强度，对降低弹簧扁钢的重量有利。从提高强度角度考虑，Si含量越高越好，但过高的Si含量会导致弹簧扁钢的脱碳层深度超标、降低疲劳寿命，综合考虑弹簧扁钢的强度和脱碳层深度指标，将Si含量控制在0.8～1.2％。
Mn：Mn是钢中常用的强化元素，且Mn可以显著提高钢的淬透性。为了保证弹簧扁钢的淬透性和强度，Mn含量应大于等于0.7％，但当Mn含量大于1.0％时，钢的冲击韧性恶化且过热敏感性增加，因此将Mn含量控制在0.7～1.0％。
Cr：Cr也可以起到一定的固溶强化作用，增加弹簧扁钢的强度和硬度。此外，Cr还会在弹簧扁钢表面生成Cr2O3，对提高弹簧扁钢的耐腐蚀性能、降低脱碳层深度有利，但过高的Cr会导致生产成本偏高、硬度波动较大，因此将Cr含量控制在0.8～1.1％。
Cu：Cu可以提高弹簧扁钢的耐蚀性。此外，在中温回火过程中，Cu还可以以单质的形式析出，增加弹簧扁钢的强度。本发明将Cu含量控制在0.45～0.55％。
V：V是钢中的强碳氮化物形成元素，可在钢中形成大量纳米尺寸的VC，既可以细化晶粒又可以提高钢的强度和韧性，本发明将V含量控制在0.08～0.15％。
Nb：Nb也是钢中的强碳氮化物形成元素，纳米尺寸的Nb(C,N)在钢中起到析出强化的作用，而固溶Nb则有利于控制轧制时的细化晶粒。但应指出的是，当Nb含量超过0.05％时，Nb(C,N)易发生偏聚长大，从而对强度不利，本发明将Nb含量控制在0.02～0.05％。
B：微量B即可显著提高钢的淬透性、增加其强度，为了达到提高淬透性的目的，B含量应大于0.0010％，但当其含量大于0.0030％时，会形成Fe3B导致沿晶断裂脆性倾向增加，因此本发明将B含量控制在0.0010～0.0030％。
Y：Y可促进夹杂物改性和回火过程中碳化物的球化，从而提高冲击韧性。从提高冲击韧性和控制生产成本考虑，将Y含量控制在0.05～0.09％。
Ce：Ce会在钢的表面生产氧化物，从而提高弹簧扁钢的耐蚀性能和抗氧化性。当Ce含量小于0.005％时，不会增加钢的耐蚀性和抗氧化性；当Ce含量大于0.010％时，其对钢的耐蚀性和抗氧化性的影响趋缓。因此将Ce含量控制在0.005～0.010％。
想要获得高强度、高韧性、耐腐蚀以及高抗氧化性的良好配合，不仅与弹簧扁钢的成分设计有关，还与弹簧扁钢的生产工艺有关。只有通过精准的成分控制和严格的生产工艺，才能获得预期的组织，从而同时实现弹簧扁钢的高强度、高韧性、耐腐蚀以及高抗氧化性。
本发明还提供了一种高性能的弹簧扁钢的生产方法，所述方法依次包括如下步骤：
(1)冶炼包括铁水预处理、转炉炼钢和精炼，所述铁水预处理后使铁水中的S≤0.01％，以保证最终得到的弹簧扁钢中的S≤0.01％；所述转炉炼钢采用顶底复吹工艺，转炉终点C≥0.12％，出钢温度≥1630℃；所述精炼采用RH炉进行，纯脱气时间大于10min，之后进行氩气软吹、合金化并同时添加高纯度稀土Y和Ce，实现弹簧扁钢成分的精准控制；
(2)连铸：拉坯速率为0.7～0.9m/min，二冷水比水量0.15-0.25L/kg，结晶器冷却水量135±10m3/h，结晶器电磁搅拌300A±10A/3±1Hz，末端电磁搅拌450A±10A/6±1Hz，并采用轻压下工艺，连铸后对铸坯进行缓冷，保证冷却速率小于0.05℃/s，本发明的连铸工艺可保证连铸坯表面质量良好、无裂纹和缺陷。
(3)热轧：热轧采用二阶段控轧控冷工艺，加热炉的温度为1000～1050℃，控制加热炉内残氧含量≤1％，保温2h后出炉进行轧制，轧制分为两阶段，一阶段为再结晶区轧制，另一阶段为非再结晶区轧制，再结晶区轧制的开轧温度为980～1030℃，终轧温度为860～880℃；非再结晶区控制轧制的开轧温度为830～850℃，终轧温度为800～820℃，终轧后将板坯空冷至室温，这样可以确保弹簧扁钢的原始奥氏体晶粒细小且均匀，还可以保证弹簧扁钢的脱碳层深度较小，对提高弹簧扁钢的强度和韧性有利。
(4)热处理：对热轧后的板坯进行淬火+中温回火处理，淬火时的加热温度为900～920℃；中温回火时的温度为420～440℃，可保证弹簧扁钢同时具有高强度和高韧性。
优选的，所述铁水预处理采用KR脱硫技术。
优选的，所述步骤(4)中淬火加热后需将板坯保温40min后油冷至室温。
优选的，所述步骤(4)中中温回火后需将板坯保温120min后空冷至室温。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
本发明通过合理的成分设计和严格的工艺控制，可以使弹簧扁钢同时具有高强度、高韧性、耐腐蚀和高抗氧化性，可为开发具有高疲劳寿命的板簧提供优质原材料。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的高性能弹簧扁钢的显微组织；
图2为本发明实施例2制备的高性能弹簧扁钢的显微组织；
图3为本发明实施例3制备的高性能弹簧扁钢的显微组织；
图4为本发明实施例4制备的高性能弹簧扁钢的显微组织。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，本实施例提供一种具有高性能的弹簧扁钢，其化学成分按照重量百分比为：C：0.51％、Si：1.0％、Mn：0.9％、Cr：1.0％、Cu：0.48％、V：0.12％、Nb：0.03％、B：0.0020％、Y：0.07％、Ce：0.008％、Ni：0.012％、S：0.003％、P：0.008％，N：0.0036％、O：0.0006％、H：0.0001％其余为Fe和不可避免的杂质。
上述高性能的弹簧扁钢的生产方法依次包括如下步骤：
(1)冶炼包括铁水预处理、转炉炼钢和精炼，所述铁水预处理采用KR脱硫(深脱硫技术)工艺，KR脱硫结束后，铁水中的S：0.008％，以保证最终得到的弹簧扁钢中的S≤0.01％；所述转炉炼钢采用顶底复吹工艺，转炉终点C：0.15％，出钢温度1638℃；所述精炼采用RH炉进行，纯脱气时间12min，之后进行氩气软吹、合金化并同时添加高纯度稀土Y和Ce，RH精炼后应保证钢液的化学成分符合化学成分要求；
(2)连铸：连铸坯尺寸为240mm×300mm，拉坯速率为0.8m/min，二冷水比水量0.20L/kg，结晶器冷却水量135m3/h，结晶器电磁搅拌300A/3Hz，末端电磁搅拌450A/6Hz，并采用轻压下工艺，连铸后对铸坯进行缓冷，冷却速率0.04℃/s；
(3)二阶段控轧控冷：热轧采用二阶段控轧控冷工艺，加热炉的温度为1020℃，加热炉内残氧含量≤1％，保温2h后出炉进行轧制，轧制分为两阶段，一阶段为再结晶区轧制，另一阶段为非再结晶区轧制，再结晶区轧制的开轧温度为1000℃，终轧温度为880℃；非再结晶区控制轧制的开轧温度为850℃，终轧温度为820℃，终轧后将板坯空冷至室温；
(4)淬火+中温回火：淬火时的加热温度为910℃，保温40min后油冷至室温；中温回火时的温度为430℃，保温120min后空冷至室温。
实施例2
请参阅图2，本实施例提供一种具有高性能的弹簧扁钢，其化学成分按照重量百分比为：C：0.48％、Si：1.06％、Mn：0.87％、Cr：0.97％、Cu：0.49％、V：0.12％、Nb：0.03％、B：0.0018％、Y：0.07％、Ce：0.009％、Ni：0.012％、S：0.002％、P：0.008％，N：0.0039％、O：0.0007％、H：0.0001％其余为Fe和不可避免的杂质。
上述高性能的弹簧扁钢的生产方法依次包括如下步骤：
(1)冶炼包括铁水预处理、转炉炼钢和精炼，所述铁水预处理采用KR脱硫(深脱硫技术)工艺，KR脱硫结束后，铁水中的S：0.009％，以保证最终得到的弹簧扁钢中的S≤0.01％；所述转炉炼钢采用顶底复吹工艺，转炉终点C：0.13％，出钢温度1638℃；所述精炼采用RH炉进行，纯脱气时间14min，之后进行氩气软吹、合金化并同时添加高纯度稀土Y和Ce，RH精炼后应保证钢液的化学成分符合化学成分要求；
(2)连铸：连铸坯尺寸为240mm×300mm，拉坯速率为0.8m/min，二冷水比水量0.20L/kg，结晶器冷却水量135m3/h，结晶器电磁搅拌300A/3Hz，末端电磁搅拌450A/6Hz，并采用轻压下工艺，连铸后对铸坯进行缓冷，冷却速率0.03℃/s；
(3)二阶段控轧控冷：热轧采用二阶段控轧控冷工艺，加热炉的温度为1020℃，加热炉内残氧含量≤1％，保温2h后出炉进行轧制，轧制分为两阶段，一阶段为再结晶区轧制，另一阶段为非再结晶区轧制，再结晶区轧制的开轧温度为980℃，终轧温度为860℃；非再结晶区控制轧制的开轧温度为830℃，终轧温度为810℃，终轧后将板坯空冷至室温；
(4)淬火+中温回火：淬火时的加热温度为910℃，保温40min后油冷至室温；中温回火时的温度为430℃，保温120min后空冷至室温。
实施例3
请参阅图2，本实施例提供一种具有高性能的弹簧扁钢，其化学成分按照重量百分比为：C：0.48％、Si：1.2％、Mn：1.0％、Cr：1.1％、Cu：0.45％、V：0.15％、Nb：0.02％、B：0.003％、Y：0.05％、Ce：0.005％、Ni：0.014％、S：0.003％、P：0.009％，N：0.0042％、O：0.0008％、H：0.0001％其余为Fe和不可避免的杂质。
上述高性能的弹簧扁钢的生产方法依次包括如下步骤：
(1)冶炼包括铁水预处理、转炉炼钢和精炼，所述铁水预处理采用KR脱硫(深脱硫技术)工艺，KR脱硫结束后，铁水中的S：0.01％，以保证最终得到的弹簧扁钢中的S≤0.01％；所述转炉炼钢采用顶底复吹工艺，转炉终点C：0.13％，出钢温度1636℃；所述精炼采用RH炉进行，纯脱气时间10min，之后进行氩气软吹、合金化并同时添加高纯度稀土Y和Ce，RH精炼后应保证钢液的化学成分符合化学成分要求；
(2)连铸：连铸坯尺寸为240mm×300mm，拉坯速率为0.7m/min，二冷水比水量0.20L/kg，结晶器冷却水量135m3/h，结晶器电磁搅拌300A/3Hz，末端电磁搅拌450A/6Hz，并采用轻压下工艺，连铸后对铸坯进行缓冷，冷却速率0.05℃/s；
(3)二阶段控轧控冷：热轧采用二阶段控轧控冷工艺，加热炉的温度为1000℃，加热炉内残氧含量≤1％，保温2h后出炉进行轧制，轧制分为两阶段，一阶段为再结晶区轧制，另一阶段为非再结晶区轧制，再结晶区轧制的开轧温度为1030℃，终轧温度为880℃；非再结晶区控制轧制的开轧温度为850℃，终轧温度为820℃，终轧后将板坯空冷至室温；
(4)淬火+中温回火：淬火时的加热温度为920℃，保温40min后油冷至室温；中温回火时的温度为440℃，保温120min后空冷至室温。
实施例4
请参阅图4，本实施例提供一种具有高性能的弹簧扁钢，其化学成分按照重量百分比为：C：0.54％、Si：0.8％、Mn：0.7％、Cr：0.8％、Cu：0.55％、V：0.08％、Nb：0.05％、B：0.001％、Y：0.09％、Ce：0.010％、Ni：0.014％、S：0.003％、P：0.007％，N：0.0040％、O：0.0007％、H：0.0001％其余为Fe和不可避免的杂质。
上述高性能的弹簧扁钢的生产方法依次包括如下步骤：
(1)冶炼包括铁水预处理、转炉炼钢和精炼，所述铁水预处理采用KR脱硫(深脱硫技术)工艺，KR脱硫结束后，铁水中的S：0.008％，以保证最终得到的弹簧扁钢中的S≤0.01％；所述转炉炼钢采用顶底复吹工艺，转炉终点C：0.12％，出钢温度1635℃；所述精炼采用RH炉进行，纯脱气时间11min，之后进行氩气软吹、合金化并同时添加高纯度稀土Y和Ce，RH精炼后应保证钢液的化学成分符合化学成分要求；
(2)连铸：连铸坯尺寸为240mm×300mm，拉坯速率为0.8m/min，二冷水比水量0.20L/kg，结晶器冷却水量135m3/h，结晶器电磁搅拌300A/3Hz，末端电磁搅拌450A/6Hz，并采用轻压下工艺，连铸后对铸坯进行缓冷，冷却速率0.03℃/s；
(3)二阶段控轧控冷：热轧采用二阶段控轧控冷工艺，加热炉的温度为1050℃，加热炉内残氧含量≤1％，保温2h后出炉进行轧制，轧制分为两阶段，一阶段为再结晶区轧制，另一阶段为非再结晶区轧制，再结晶区轧制的开轧温度为980℃，终轧温度为860℃；非再结晶区控制轧制的开轧温度为830℃，终轧温度为800℃，终轧后将板坯空冷至室温；
(4)淬火+中温回火：淬火时的加热温度为900℃，保温40min后油冷至室温；中温回火时的温度为420℃，保温120min后空冷至室温。
对比例1
本对比例提供一种具有高性能的弹簧扁钢，其化学成分按照重量百分比为：C：0.50％、Si：0.98％、Mn：0.88％、Cr：1.05％、Cu：0.50％、V：0.13％、Nb：0.02％、B：0.0018％、无Y、Ce：0.008％、Ni：0.011％、S：0.004％、P：0.010％，N：0.0042％、O：0.0006％、H：0.0001％其余为Fe和不可避免的杂质。
上述高性能的弹簧扁钢的生产方法依次包括如下步骤：
(1)冶炼包括铁水预处理、转炉炼钢和精炼，所述铁水预处理采用KR脱硫(深脱硫技术)工艺，KR脱硫结束后，铁水中的S：0.007％，以保证最终得到的弹簧扁钢中的S≤0.01％；所述转炉炼钢采用顶底复吹工艺，转炉终点C：0.13％，出钢温度1634℃；所述精炼采用RH炉进行，纯脱气时间14min，之后进行氩气软吹、合金化并同时添加Ce，RH精炼后应保证钢液的化学成分符合化学成分要求；
(2)连铸：连铸坯尺寸为240mm×300mm，拉坯速率为0.8m/min，二冷水比水量0.20L/kg，结晶器冷却水量135m3/h，结晶器电磁搅拌300A/3Hz，末端电磁搅拌450A/6Hz，并采用轻压下工艺，连铸后对铸坯进行缓冷，冷却速率0.03℃/s；
(3)二阶段控轧控冷：热轧采用二阶段控轧控冷工艺，加热炉的温度为1020℃，加热炉内残氧含量≤1％，保温2h后出炉进行轧制，轧制分为两阶段，一阶段为再结晶区轧制，另一阶段为非再结晶区轧制，再结晶区轧制的开轧温度为1000℃，终轧温度为870℃；非再结晶区控制轧制的开轧温度为840℃，终轧温度为810℃，终轧后将板坯空冷至室温；
(4)淬火+中温回火：淬火时的加热温度为910℃，保温40min后油冷至室温；中温回火时的温度为430℃，保温120min后空冷至室温。
对比例2
本对比例提供一种具有高性能的弹簧扁钢，其化学成分按照重量百分比为：C：0.49％、Si：1.05％、Mn：0.92％、Cr：1.02％、Cu：0.48％、V：0.13％、Nb：0.03％、B：0.0019％、Y：0.08％、无Ce、Ni：0.014％、S：0.003％、P：0.010％、N：0.0041％、O：0.0006％、H：0.0001％其余为Fe和不可避免的杂质。
上述高性能的弹簧扁钢的生产方法依次包括如下步骤：
(1)冶炼包括铁水预处理、转炉炼钢和精炼，所述铁水预处理采用KR脱硫(深脱硫技术)工艺，KR脱硫结束后，铁水中的S：0.006％，以保证最终得到的弹簧扁钢中的S≤0.01％；所述转炉炼钢采用顶底复吹工艺，转炉终点C：0.14％，出钢温度1635℃；所述精炼采用RH炉进行，纯脱气时间15min，之后进行氩气软吹、合金化并同时添加Y，RH精炼后应保证钢液的化学成分符合化学成分要求；
(2)连铸：连铸坯尺寸为240mm×300mm，拉坯速率为0.8m/min，二冷水比水量0.20L/kg，结晶器冷却水量135m3/h，结晶器电磁搅拌300A/3Hz，末端电磁搅拌450A/6Hz，并采用轻压下工艺，连铸后对铸坯进行缓冷，冷却速率0.04℃/s；
(3)二阶段控轧控冷：热轧采用二阶段控轧控冷工艺，加热炉的温度为1020℃，加热炉内残氧含量≤1％，保温2h后出炉进行轧制，轧制分为两阶段，一阶段为再结晶区轧制，另一阶段为非再结晶区轧制，再结晶区轧制的开轧温度为980℃，终轧温度为860℃；非再结晶区控制轧制的开轧温度为830℃，终轧温度为800℃，终轧后将板坯空冷至室温；
(4)淬火+中温回火：淬火时的加热温度为910℃，保温40min后油冷至室温；中温回火时的温度为430℃，保温120min后空冷至室温。
对比例3
本对比例提供一种具有高性能的弹簧扁钢，其化学成分按照重量百分比为：C：0.51％、Si：0.99％、Mn：0.93％、Cr：0.98％、无Cu、V：0.14％、Nb：0.03％、B：0.0020％、Y：0.06％、Ce：0.010、Ni：0.015％、S：0.003％、P：0.009％，N：0.0039％、O：0.0007％、H：0.0001％其余为Fe和不可避免的杂质。
上述高性能的弹簧扁钢的生产方法依次包括如下步骤：
(1)冶炼包括铁水预处理、转炉炼钢和精炼，所述铁水预处理采用KR脱硫(深脱硫技术)工艺，KR脱硫结束后，铁水中的S：0.009％，以保证最终得到的弹簧扁钢中的S≤0.01％；所述转炉炼钢采用顶底复吹工艺，转炉终点C：0.13％，出钢温度1635℃；所述精炼采用RH炉进行，纯脱气时间12min，之后进行氩气软吹、合金化并同时添加Y，RH精炼后应保证钢液的化学成分符合化学成分要求；
(2)连铸：连铸坯尺寸为240mm×300mm，拉坯速率为0.8m/min，二冷水比水量0.20L/kg，结晶器冷却水量135m3/h，结晶器电磁搅拌300A/3Hz，末端电磁搅拌450A/6Hz，并采用轻压下工艺，连铸后对铸坯进行缓冷，冷却速率0.04℃/s；
(3)二阶段控轧控冷：热轧采用二阶段控轧控冷工艺，加热炉的温度为1020℃，加热炉内残氧含量≤1％，保温2h后出炉进行轧制，轧制分为两阶段，一阶段为再结晶区轧制，另一阶段为非再结晶区轧制，再结晶区轧制的开轧温度为1000℃，终轧温度为880℃；非再结晶区控制轧制的开轧温度为850℃，终轧温度为820℃，终轧后将板坯空冷至室温；
(4)淬火+中温回火：淬火时的加热温度为910℃，保温40min后油冷至室温；中温回火时的温度为430℃，保温120min后空冷至室温。
对比例4
本对比例提供一种具有高性能的弹簧扁钢，其化学成分按照重量百分比为：C：0.51％、Si：1.0％、Mn：0.90％、Cr：1.0％、Cu：0.48％、V：0.12％、Nb：0.03％、B：0.0020％、Y：0.07％、Ce：0.008％、Ni：0.014％、S：0.003％、P：0.010％、N：0.0036％、O：0.0006％、H：0.0001％，其余为Fe和不可避免的杂质。
上述高性能的弹簧扁钢的生产方法依次包括如下步骤：
(1)冶炼包括铁水预处理、转炉炼钢和精炼，所述铁水预处理采用KR脱硫(深脱硫技术)工艺，KR脱硫结束后，铁水中的S：0.008％，以保证最终得到的弹簧扁钢中的S≤0.01％；所述转炉炼钢采用顶底复吹工艺，转炉终点C：0.12％，出钢温度1636℃；所述精炼采用RH炉进行，纯脱气时间13min，之后进行氩气软吹、合金化并同时添加Y，RH精炼后应保证钢液的化学成分符合化学成分要求；
(2)连铸：连铸坯尺寸为240mm×300mm，拉坯速率为0.8m/min，二冷水比水量0.20L/kg，结晶器冷却水量135m3/h，结晶器电磁搅拌300A/3Hz，末端电磁搅拌450A/6Hz，并采用轻压下工艺，连铸后对铸坯进行缓冷，冷却速率0.03℃/s；
(3)二阶段控轧控冷：热轧采用二阶段控轧控冷工艺，加热炉的温度为1020℃，加热炉内残氧含量≤1％，保温2h后出炉进行轧制，轧制分为两阶段，一阶段为再结晶区轧制，另一阶段为非再结晶区轧制，再结晶区轧制的开轧温度为990℃，终轧温度为870℃；非再结晶区控制轧制的开轧温度为830℃，终轧温度为800℃，终轧后将板坯空冷至室温；
(4)淬火+中温回火：淬火时的加热温度为910℃，保温40min后油冷至室温；中温回火时的温度为460℃，保温120min后空冷至室温。
对比例1与本发明的成分设计相比，没有添加Y；对比例2与本发明的成分设计相比，没有添加Ce；对比例3与本发明的成分设计相比，没有添加Cu；对比例4与实施例1的化学成分相同，工艺方面不同的地方是回火温度为460℃。实施例1～4和对比例1～4的力学性能、脱碳层深度、腐蚀速率(50℃、5％NaCl水溶液腐蚀条件下)、台架疲劳寿命(650±450MPa条件下)如表1所示。可见所有实施例弹簧扁钢的抗拉强度均大于1800MPa，屈服强度均大于1550MPa，断后伸长率大于8％，断面收缩率大于30％，冲击功(KU2)大于40J，脱碳层深度小于0.1mm，腐蚀速率小于8.00×10-5g/cm2/h，台架疲劳寿命高于50万次。而对比例1的冲击功则小于40J，疲劳寿命降低至43万次，这说明了添加Y可有效提高弹簧扁钢的冲击韧性，此外还可以提高弹簧扁钢的疲劳寿命。对比例2的腐蚀速率则显著增加至1.88×10-4g/cm2/h，通过分析其成分特点，可以推断出Ce可显著提高弹簧扁钢的耐腐蚀性能。对比例3的屈服强度为1510MPa，抗拉强度1770MPa，腐蚀速率增加至1.63×10-4g/cm2/h，这说明了在弹簧钢中加入Cu可以显著提高屈服强度、抗拉强度和耐腐蚀性能。由于对比例4中的回火温度增加至460℃，这导致了对比例4的屈服强度和抗拉强度的显著降低，说明了只有严格控制热处理工艺才能获得预期的力学性能。
实施例1～4和对比例1～4的力学性能和脱碳层深度
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.一种具有高性能的弹簧扁钢，其特征在于，其化学成分按照重量百分比为：C：0.48～0.54％、Si：0.8～1.2％、Mn：0.7～1.0％、Cr：0.8～1.1％、Cu：0.45～0.55％、V：0.08～0.15％、Nb：0.02～0.05％、B：0.0010～0.0030％、Y：0.05～0.09％、Ce：0.005～0.010％、Ni≤0.03％、S≤0.01％、P≤0.015％、N≤0.0050％、O≤0.0010％、H≤0.0001％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.一种高性能的弹簧扁钢的生产方法，其特征在于，所述方法依次包括如下步骤：
(1)冶炼包括铁水预处理、转炉炼钢和精炼，所述铁水预处理后使铁水中的S≤0.01％，以保证最终得到的弹簧扁钢中的S≤0.01％；所述转炉炼钢采用顶底复吹工艺，转炉终点C≥0.12％，出钢温度≥1630℃；所述精炼采用RH炉进行，纯脱气时间大于10min，之后进行氩气软吹、合金化并同时添加高纯度稀土Y和Ce，实现弹簧扁钢成分的精准控制；
(2)连铸：拉坯速率为0.7～0.9m/min，二冷水比水量0.15-0.25L/kg，结晶器冷却水量135±10m3/h，结晶器电磁搅拌300A±10A/3±1Hz，末端电磁搅拌450A±10A/6±1Hz，并采用轻压下工艺，连铸后对铸坯进行缓冷，保证冷却速率小于0.05℃/s；
(3)热轧：热轧采用二阶段控轧控冷工艺，加热炉的温度为1000～1050℃，控制加热炉内残氧含量≤1％，保温2h后出炉进行轧制，轧制分为两阶段，一阶段为再结晶区轧制，另一阶段为非再结晶区轧制，再结晶区轧制的开轧温度为980～1030℃，终轧温度为860～880℃；非再结晶区控制轧制的开轧温度为830～850℃，终轧温度为800～820℃，终轧后将板坯空冷至室温；
(4)热处理：对热轧后的板坯进行淬火+中温回火处理，淬火时的加热温度为900～920℃；中温回火时的温度为420～440℃。
3.根据权利要求2所述的高性能的弹簧扁钢的生产方法，其特征在于：所述铁水预处理采用KR脱硫技术。
4.根据权利要求2所述的高性能的弹簧扁钢的生产方法，其特征在于：所述步骤(4)中淬火加热后需将板坯保温40min后油冷至室温。
5.根据权利要求2所述的高性能的弹簧扁钢的生产方法，其特征在于：所述步骤(4)中中温回火后需将板坯保温120min后空冷至室温。
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