一種撐斷連桿用高碳非調質鋼及其制造方法技術

本發明專利技術公開了一種撐斷連桿用高碳非調質鋼及其制造方法，其化學元素(wt.％)為：C：0.65％-0.85％，Si：0.15％-0.25％，Mn：0.50％-0.60％，P:0.010％-0.045％，S：0.060％-0.070％，Cr：0.10％-0.20％，Ni：0.55％-0.80％，V：0.03％-0.04％，W：0.10％-0.20％，N：0.0120％-0.0160％,Re：0.0001-0.0004％；余量為Fe以及不可避免雜質。本發明專利技術所公開的撐斷連桿用高碳非調質鋼的制造方法，其包括步驟：電爐初煉→鋼包精煉+真空脫氣→模鑄或連鑄→鋼棒軋制。該撐斷連桿用高碳非調質鋼具有較高的強度和良好的撐斷性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種鋼材，尤其涉及一種非調質鋼材。本專利技術還涉及了一種該非調質鋼材的制造方法。
技術介紹
非調質鋼是一種將軋制(或鍛造)與熱處理結合為一體的新型節能鋼材料，該鋼材料能省去調質處理(即淬火+高溫回火)。目前，汽車連桿普遍采用非調質鋼，在連桿用非調質鋼的發展方面，采用撐斷連桿用非調質鋼也是一種新的發展思路。隨著汽車工業的飛速發展，國內外汽車制造廠商不斷應用提高產品質量、降低產品成本、提高生產效率的新工藝技術，以增強其在國際市場上的競爭力。為此，在汽車發動機連桿生產制造方面，連桿的撐斷加工工藝就充分體現了提高生產效率、降低生產成本的發展趨勢。圖1顯示了連桿的撐斷加工工藝的操作示意圖。如圖1所示，連桿的撐斷加工工藝的基本原理在于：用一拉刀在連桿大頭孔1的剖分面上加工V形凹槽2，用專用的撐斷裝置對大頭孔1施加一個撐開的力F將連桿撐斷。由于在V形凹槽處形成應力集中，因而連桿沿V形槽準確斷裂，其斷面雖較為粗糙但基本平整。連桿撐斷后，結合面不再進行任何加工，粗糙斷面所具備的斷面特性可使得連桿體和連桿蓋在裝配時達到最佳吻合狀態，并且定位程度良好，不必像傳統連桿那樣采用定位螺栓、定位銷、齒形等方式進行定位，從而大大地降低了生產成本。較之于傳統的連桿制造工藝，連桿的撐斷加工工藝具有如下優點：1)減少了加工工序，無結合面的銑削，磨削及拉削；2)由于結合面的特殊形狀，使蓋的定位更加準確，可以保證連桿在使用過程中的精度，并且不需要定位螺栓，省去了螺母組件；3)連桿毛坯大頭孔為圓形，相較于現有技術中的橢圓形大頭孔，更加節省金屬材料和模具費用；4)省去了切斷及結合面加工，節省了大量的刀具及磨具費；5)節省了操作人員成本，降低了生產線運行費用，減少了設備維護保養費。然而，目前通過撐斷加工工藝獲得的連桿桿身與大頭孔過度處的強度不夠，容易出現斷裂現象，并且連桿的微觀組織中的鐵素體含量過高，使得撐斷效果并不理想。撐斷連桿的材質及其微觀組織不僅影響了連桿產品的性能和切削性能，還決定了連桿的可裂解性和斷面質量，對撐斷加工工藝起了決定性的作用。撐斷加工工藝要求連桿鍛件在撐斷過程中大頭孔不能產生明顯的塑性變形，以滿足后續大頭孔加工后圓度誤差要求，為此，除了需要保證連桿綜合性能指標之外，還需要限制連桿的韌性指標，使其斷口出現脆性斷裂特征，以便令其具有良好的嚙合性。公開號為CN101883873A，公開日為2010年11月10日，名稱為“裂解連桿用鋼”的中國專利文獻公開了一種裂解連桿用鋼，該裂解連桿用鋼中各化學元素的質量百分含量(wt.)為：C：0.25～0.5％、Si：0.01～2.0％、Mn：0.50～2.0％、P：0.015～0.080％、S：0.01～0.2％、V：0.02～0.20％、Cr：0.05～1.0％、Ti：0.01～0.10％、N：0.01％以下。由于該裂解連桿用鋼中的碳含量低，為了改善撐斷性，需要添加一定量的Ti，但是Ti的添加降低了連桿的切削性能，并且Ti含量的添加不易控制。公開號為CN101892424A，公開日為2010年11月24日，名稱為“一種脹斷連桿用中碳非調質鋼”的中國專利文獻公開了一種非調質鋼，其各化學元素的質量百分含量(wt.％)為：C：0.35～0.55％，Si：0.40～0.80％，Mn：0.80～1.50％，P：0.04～0.15％，S：0.03～0.10％，Cr：0.10～0.50％，V：0.05～0.25％，B：0.0005～0.006％，Ti：0.01～0.10％，Al：0.005～0.05％，N：0.005～0.020％，RE：0.005～0.04％，余量為Fe和其它不可避免的雜質。同時，C、P和B的含量還必需滿足脆性參數關系式：0.60≤C(％)+3P(％)+50B(％)≤1.0。該非調質鋼的碳含量相對較低。公開號為102108472A，公開日為2011年6月29日，名稱為“用于汽車發動機裂解連桿的高碳微合金圓鋼及其生產方法”的中國專利文獻公開了一種用于汽車發動機裂解連桿的鋼材料，其各化學元素的質量百分含量(wt.％)為：C：0.60～0.80％，Si：0.17～0.37％，Mn：0.30～0.90％，P：0.020～0.060％，S：0.050～0.080％，N：0.015～0.0300％，以及微合金元素V、Nb、Ti和B的一種或幾種，余量為Fe及不可避免的雜質。該鋼材料中不含有Cr元素。綜述，現有技術中的撐斷連桿存在著如下缺陷：1)抗拉強度低；2)熱加工性能不良；3)裂解性差且質量不達標，無法達到相關的技術要求。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種撐斷連桿用高碳非調質鋼，該非調質鋼兼具較高的強度與良好的撐斷和裂解性能。此外，本專利技術所述的撐斷連桿用高碳非調質鋼還具有優良的疲勞性能、加工性能、切削性能及鍛造性能。本專利技術所述的撐斷連桿用高碳非調質鋼經撐斷后，斷裂口無明顯的塑性變形，符合連桿用鋼材料的撐斷要求。為了實現上述目的，本專利技術提出了一種撐斷連桿用高碳非調質鋼，其化學元素質量百分比含量為：C：0.65％-0.85％，Si：0.15％-0.25％，Mn：0.50％-0.60％，P:0.010％-0.045％，S：0.060％-0.070％，Cr：0.10％-0.20％，Ni：0.55％-0.80％，V：0.03％-0.04％，W：0.10％-0.20％，N：0.0120％-0.0160％,，Re：0.0001-0.0004％，余量為Fe和其他不可避免的雜質。本專利技術所述的撐斷連桿用高碳非調質鋼中的各化學元素的設計原理為：C：C元素是用于確保鋼材料的強度以及用來提高鋼材料裂解性所需要的元素。若碳含量過低則無法提高鋼的強度，若碳含量過高則會降低鋼的疲勞性能和切削加工性能。對于本專利技術所述的撐斷連桿用高碳非調質鋼來說，C含量需要控制在0.65-0.85wt.％范圍之間。Si：Si元素在鋼中起到脫氧劑的作用。由于Si在鋼中不形成碳化物，而是以固溶體的形式存在于鐵素體中，即具有顯著的固溶強化鐵素體，以達到降低鋼材料塑性的作用。此外，Si還能夠促進P、S元素的晶界偏聚，使晶界適當脆化。為了達到此目的，Si含量的下限設定為0.15wt.％。然而，因為過高的Si含量又將惡化鋼的熱加工性和鍛件表面質量，所以需要將Si含量的上限設定為0.25wt.％。Mn：Mn元素除本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種撐斷連桿用高碳非調質鋼，其特征在于，其化學元素質量百分比含量為：C：0.65％?0.85％，Si：0.15％?0.25％，Mn：0.50％?0.60％，P:0.010％?0.045％，S：0.060％?0.070％，Cr：0.10％?0.20％，Ni：0.55％?0.80％，V：0.03％?0.04％，W：0.10％?0.20％，N：0.0120％?0.0160％,Re：0.0001?0.0004％；余量為Fe以及不可避免雜質。

【技術特征摘要】
1.一種撐斷連桿用高碳非調質鋼，其特征在于，其化學元素質量百分比含量
為：
C：0.65％-0.85％，Si：0.15％-0.25％，Mn：0.50％-0.60％，
P:0.010％-0.045％，S：0.060％-0.070％，Cr：0.10％-0.20％，Ni：0.55％-0.80％，
V：0.03％-0.04％，W：0.10％-0.20％，N：0.0120％-0.0160％,Re：
0.0001-0.0004％；余量為Fe以及不可避免雜質。
2.如權利要求1所述的撐斷連桿用高碳非調質鋼，其特征在于，所述不可避
免的雜質中的Cu≤0.20％。
3.如權利要求1所述的撐斷連桿用高碳非調質鋼，其特征在于，所述不可避
免的雜質中的Mo≤0.03％。
4.如權利要求1所述的撐斷連桿用高碳非調質鋼，其特征在于，所述不可避
免的雜質中的Al≤0.010％。
5.如權利要求1所述的撐斷連桿用高碳非調質鋼，其特征在于，所述不可避
免的雜質中的Ti≤0.003％。
6.如權利要求1所述的撐斷連桿用高碳非調質鋼，其特征在于，所述不可避
免的雜質中的B≤0.0003％。
7.如權利要求1所述的撐斷連桿用高碳非調質鋼，其特征在于，所述不可避
免的雜質中的[H]≤0.00015％。
8.如權利要求1所述的撐斷連桿用高碳非調質鋼，其特征在于，所述不可避
免的雜質中的[O]≤0.0020％。
9.如權利要求1所述的撐斷連桿用高碳非調質鋼，其特征在于，其微觀組織
基體為珠光體+鐵素體。
10.如權利要求9所述的撐斷連桿用高碳非調質鋼，其特征在于，所述珠光體
為片層狀珠光體，所述鐵素體為斷續網狀鐵素體。
11.如權利要求9所述的撐斷連...

【專利技術屬性】
技術研發人員：安金敏，丁毅，覃明，劉湘江，
申請(專利權)人：寶山鋼鐵股份有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31