CN1884603A - 自动变速器磨擦片用钢及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磨擦片用钢及其制造方法，特别涉及一种自动变速器磨擦片用钢及其制造方法。解决现有磨擦片耐磨性差的技术问题。自动变速器磨擦片用钢，其化学元素组成成分的重量百分比为：C：0.15～0.20％，Si：≤0.3％，Mn：0.5~1.0％，P：≤0.025％，S：≤0.015％，Al：≤0.1％，其余为铁和不可避免的夹杂。制造方法包括以下步骤：铁水预处理、转炉冶炼、炉后精练、热轧、酸洗、冷轧轧制、精整成成品卷，其特征是：其中热轧控制：加热温度：≤1270℃，终轧温度：830～910℃，卷取温度：300～640℃；冷轧轧制控制变形量为40～60％。主要用于生产轿车自动变速器磨擦片。

Description

自动变速器磨擦片用钢及其制造方法

技术领域：本发明涉及一种磨擦片用钢及其制造方法，特别涉及一种自动变速器磨擦片用钢及其制造方法。

背景技术：经检索，磨擦片方面专利基本集中在磨擦片在离合器使用方面，在磨擦片钢铁材料方面上本身没有查找到专利。目前一些冷轧钢板材料主要用于冲压加工，要求材料冲压加工性能好，有的材料对钢板要求一定的硬度，材料硬度一般在HRB小于60以下，但该类钢种若用于磨擦片则磨耗较大，离合器使用寿命很短，不适合做离合器磨擦片。有的全硬材料，由于标准全硬钢板硬度要求HRB大于85以上，实际生产时一般都采用0.01～0.05％碳含量的材料，硬度(HRB)在85～90左右，硬度也偏低，磨擦片磨耗也较大，不太适合做离合器的磨擦片。也有一些高碳钢碳大于0.2％以上的材料若做成轧硬态硬度过高，影响冲压模具和加速离合器其它部件的磨损，从而影响离合器的整体寿命。面向二十一世纪的汽车更需要安全性、轻量化、舒适性及可回收性，并且价格便宜制造成本低，为此相应地对材料品种、质量有更高的要求。自动变速轿车中非常关键的装置----自动离合器，衡量离合器寿命即要求汽车行驶2000000英里而不更换的重要部件磨擦片。该零件用于离合器内部，约30片组成一组，钢片和钢片之间有一层纸，纸与钢片之间有一层油膜隔离，这层坚韧的膜不让钢板和纸接触减少磨损。它要求材料：1、较高的合理的硬度，达到一定的耐磨性。一般一组磨擦片一般磨耗达3mm就报废。2、较高的光洁度。因为粗糙表面有无数沟坑和尖峰，它不仅破坏结合膜而且划伤钢片和加快磨擦片的磨损。3、表面质量好，表面不得有影响磨擦片建膜的表面缺陷，如划伤，翘皮等缺陷。

发明内容：本发明的目的是提供一种具有较好的耐磨性能，同时具有良好的冲裁性和使用适合性的自动变速器磨擦片用钢及其制造方法。解决现有磨擦片耐磨性差的技术问题。本发明的技术方案为：自动变速器磨擦片用钢，其化学元素组成成分的重量百分比为：

C：0.15~0.20％

Si：≤0.3％

Mn：0.5~1.0％

P：≤0.025％

S：≤0.015％

Al：≤0.1％

其余为铁和不可避免的夹杂。

自动变速器磨擦片用钢制造方法，按上述配比材料经铁水预处理、转炉冶炼、炉后精练、热轧、酸洗、冷轧轧制、精整成成品卷。其中热轧控制：加热温度：≤1270℃，终轧温度：830～910℃，卷取温度：300～640℃；冷轧轧制控制变形量为40～60％；其它按常规工艺进行。得到产品的硬度为：HRB：90~110，粗糙度：Ra≤0.6μm。

本发明成分设计和生产工艺控制原理为：根据磨擦片的特性和要求，重点设计一套化学成分、热轧、冷轧的工艺以达到一定材料硬度和较小的粗糙度。为了得到耐磨性好可以通过提高硬度来实现，但硬度过分的提高对冲裁加工不利。为了达到要求的硬度，可通过调整化学成分、变形量，提高化学成分如C、Mn、Si等元素都可以提高硬度，但C、Mn、Si过高增加轧制难度，限制轧制厚度和宽度，提高变形量同样增加控制板形等难度。由于粗糙度越大磨耗也越大，所以在轧制时尽量把粗糙度往下限控制。厚度公差目前主要通过换辊和设备维护保证。各工序工艺要求如下：

1.化学成分：

C：钢种的C含量控制在0.15~0.20％，C在材料中以间隙原子和渗碳体的形态存在，在钢中具有很强的强化作用，碳太低硬度也降低(见附图1)，耐磨性差，也容易进入包晶区(C：0.08~0.14％)，会产生板坯裂纹。碳太高硬度过高，对冲压模具等影响较大，而且硬度过高，与变速器其他部件匹配不利。Si：使塑性下降，强度提高的元素，Si容易在热轧时产生低融点的SiO₂.FeO共晶系的氧化铁皮，在热轧用高压水难以清除，从而残留在热轧钢板上呈红色氧化铁皮，这种氧化铁皮深深的咬合在热轧钢板上难以酸洗洗掉，因而产生冷轧表面质量不良，影响摩擦片和纸之间的油膜的正常建立。为了防止红色氧化铁皮一般采用限制Si和加热炉内气氛控制、提高加热温度等措施来实现。所以Si尽量控制在0.3％以下。

Mn：Mn和C一样是材料的强化元素，适当Mn的添加使材料组织强化，耐磨性增加，对使用有利，加入量过少容易产生表面脆化，产生表面质量问题；加入过多不仅对加工不利，而且Mn的过量添加，会导致Mn的偏析程度增加，对摩擦片的疲劳寿命不利，不过为了减轻Mn的偏析可以通过连铸二次冷却水的控制、轻压下等措施实现。因此Mn控制在0.5~1.0％。

P、S：P、S越低加工性越好，P可以提高材料的强度，但P会导致材料的脆性，S对材料是有害元素，会产生夹杂物，影响材料的韧性，特别是对材料的疲劳寿命不利。所以P、S的含量要尽量的低。一般P控制在0.025％以下；S控制在0.015％以下。

Al：Al作为脱氧剂在炼钢时添加，小于0.1％时钢水中夹杂物增多，特别是SiO2的夹杂物增加，导致加工性能变差，大于0.1％的添加量效果基本饱和。2.热轧：

本发明的材料经过连铸制成板坯，接着进行热轧.热轧工艺如下：

1)、热轧终轧温度：热轧终轧温度采用高于Ar3的温度进行轧制，终轧温度过高容易产生氧化铁皮，过低轧制困难，同时由于过低进入二相区轧制轧制，材料组织和板形等变坏，所以终轧温度一般控制在830℃~910℃比较好。

2)、卷取温度：冷却采用一般缓冷，冷却速度过快，晶粒细化。卷取温度如果在150~300℃之间开始产生相变，由于相变时辊道的冷却不均匀性产生相变的不均匀性，产生板形不良，所以卷取温度控制在300℃以上，但卷取温度达到640℃产生牢固的氧化铁皮，从而去除氧化铁皮较难，容易使氧化铁皮残留在钢板上，造成表面缺陷，卷取温度300~640℃。

3.冷轧

1)、变形量：随着变形量的增加可以提高硬度，但变形量的增加会增加轧制难度，同时硬度过高，对模具损伤较大，所以轧制变形量控制在40～60％左右。

硬度(HRB)＝35+0.9×TS    ………①

TS＝0.5×CR+43           ………②

TS：抗拉强度(kg/mm2)；

CR：变形量(％)

硬度根据变形量由①和②求得.

粗糙度：钢板粗糙度尽量控制低，从图2所见，粗糙度越小磨耗越小，钢板粗糙度小于0.6μm，相应地要求用光辊轧制的辊面粗糙度小于0.5μm。

本发明的有益效果是：本发明的材料具有较高的合理硬度，可以提高磨擦片的耐磨性，从而可达到较高使用寿命和较好的使用效果。本发明生产成本较低，适合工业化生产。本发明与现有一种轿车磨擦片的材料成分、性能比较见下表1

项目	分类	C％	Si	Mn％	P％	S％	Al％	HRB	Raμm	磨耗μm
											本发明	代表	0.16	0.02	0.7	0.011	0.005	0.04	98	0.5	0.7
范围	0.15~0.20	≤0.3	0.5~1.0	≤0.025	≤0.015	≤0.1
										比较钢种		代表	0.03	0.02	0.2	0.013	0.01	0.05	87	0.3	2.5
范围	≤0.12	≤0.03	0.1~0.5	≤0.025	≤0.015	≤0.1

本发明和比较钢种之间差距为化学成分的C、Mn差异较大，本发明C、Mn含量大于比较钢种的相应成分，以致本发明硬度较高，因而耐磨性好于比较钢种。

附图说明：

图1为材料碳当量与硬度关系图

图2为板坯粗糙度与磨耗关系图

图3为本发明材料组织金相照片

图3中组织为：轧制状态铁素体和渗碳体，呈细小纤维状。

具体实施方式：本发明的三个实施例和一个比较例见下表2：

项目	C％	Si	Mn％	P％	S％	Al％	HRB	Raμm	磨耗μm
										实施例A	0.15	0.06	0.6	0.018	0.01	0.05	96	0.4	0.8
实施例B	0.16	0.02	0.7	0.011	0.005	0.04	98	0.5	0.7
										实施例C	0.18	0.2	0.9	0.015	0.008	0.04	103	0.5	0.6
比较钢	0.03	0.02	0.2	0.013	0.01	0.05	87	0.3	2.5

实施例A的工艺控制为：热轧控制：加热温度：≤1270℃，终轧温度：850℃，卷取温度：640℃；冷轧轧制控制变形量为40％。

实施例B的工艺控制为：热轧控制：加热温度：≤1270℃，终轧温度：880℃，卷取温度：600℃；冷轧轧制控制变形量为50％。

实施例C的工艺控制为：热轧控制：加热温度：≤1270℃，终轧温度：890℃，卷取温度：560℃；冷轧轧制控制变形量为60％。

表2中的硬度和粗糙度采用通用国标测试。磨耗测量是用模拟自动离合运转过程的测试设备(非标产品)，在转速3600r/min和压力34Kpa下运转30秒一个周期后测量磨擦片的磨耗值，目前无通用标准。

Claims (2)

1、自动变速器磨擦片用钢，其化学元素组成成分的重量百分比为：

C：0.15~0.20％

Si：≤0.3％

Mn：0.5~1.0％

P：≤0.025％

S：≤0.015％

Al：≤0.1％

其余为铁和不可避免的夹杂。

2、权利要求1所述的自动变速器磨擦片用钢的制造方法，包括以下步骤：铁水预处理、转炉冶炼、炉后精练、热轧、酸洗、冷轧轧制、精整成成品卷，其特征是：其中热轧控制：加热温度：≤1270℃，终轧温度：830～910℃，卷取温度：300～640℃；冷轧轧制控制变形量为40～60％。

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