一种通过锻造制造钢零件的方法，其特征在于以下步骤： ·制备和铸造含有以下重量百分比组成的钢材：０．０６％≤碳≤０．３５％，０．５％≤锰≤２％，痕量≤硅≤２％，痕量≤镍≤１．５％，痕量≤铝≤０．１％，痕量≤铬≤１．５％，痕量≤钼≤０．３０％，痕量≤钒≤０．５％，痕量≤铜≤１．５％，剩余成分为铁和来自制备中的杂质； ·在１１０℃至１３００℃的温度范围内锻造用于零件的坯件； ·在６００℃至３００℃的温度范围内用少于或等于３℃／ｓ的速度在静止空气式强迫通风中以受控的方式冷却用于零件的坯体，由此使该坯体具有贝氏体微结构； ·机械加工该零件；并且 ·对零件中承受特别高水平应力的部位进行机械增强。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金领域，更具体地说，是用于制造能耐高强度应力锻件的钢材领域。这种锻件通常由铸铁制成，尤其是珠光体结构的球状石墨(SG)铁，或不含铁素体-珠光体结构的锻钢制成，而这比铸铁能提供更好的耐疲劳性，内燃机(IC)的曲柄轴就是这种锻件的一个例子。承受高应力的部位能通过各种热化学、热或者机械处理方式增强，例如渗氮、感应加热淬火、抛光、喷砂。应用于曲柄轴的抛光(该应用并不是专门的)是使两个轮子与曲柄轴销的沟槽相接触。这些轮子的方向相对于沟槽是倾斜的，对这些轮子施加正交力。这个曲柄轴开始旋转。轮子在以n1的速度旋转过程中逐步将正交力作用于轴销，然后以n2的速度匀速旋转，再以n3的速度旋转过程中逐渐减速。这种抛光在4到5mm的深度产生残余压应力。它对铁素体-珠光体结构SG锻铁的疲劳性有明显的改善。然而在提高基础金属的疲劳性后，一旦将铁素体-珠光体结构的锻钢制造的曲柄轴抛光，它们的特性比用SG铸铁制造的曲柄轴的特性还要好。这就是为何在承受高应力的汽油内燃机以及在直接喷射的柴油机中使用铁素体-珠光体结构锻钢的原因。确保在增强的区域外不发生断裂也是非常重要的，这也证明了选择一种高性能特性金属的正确性。经常用于该目的的铁素体-珠光体结构锻钢的型号是XC70，45Mn5，30MnSiV6和38MnSiV5，并且在锻造后它们只需要在静止空气中在线上冷却。因此它们的制造方式相对便宜，但是，在高强度应力存在时，它们的寿命是有限的。对这种零件来说，人们已经建议从35MnV7型级别的贝氏体钢制造，并在锻造后在强迫通风中进行冷却。与前面这些例子相比，它们的强度性能有明显的改善，但是这种制造方法却更为昂贵。此外，将该方法适用于最初为生产静止空气中冷却的零件而设计的生产线并不总是可行的。本专利技术的目的是提出钢的等级和生产锻件如内燃机(IC)的曲柄轴方法之间的结合，与已经存在的结合相比，它表现出经济优点，冶金性能非但没有降低、可能甚至加以改善。用这种方法生产的零件一定能够承受很高的疲劳应力。这种铸造方法一定会特别适合于对任何锻造生产线。为此，本专利技术提供了一种通过锻造制造钢零件的方法。该方法的特征在于以下步骤·制备和铸造含有以下重量百分比组成的钢材0.06％≤碳≤0.35％，0.5％≤锰≤2％，痕量≤硅≤2％，痕量≤镍≤1.5％，痕量≤铝≤0.1％，痕量≤铬≤1.5％，痕量≤钼≤0.30％，痕量≤钒≤0.5％，痕量≤铜≤1.5％，剩余成分为铁和制备中产生的杂质；·在110℃至1300℃的温度范围内锻造零件的坯体；·在600℃至300℃的范围内用少于或等于3℃/秒的速度在静止空气或强迫通风中以受控的方式冷却该坯体，从而使坯体具有贝氏体微结构；·对零件进行机械加工；并且·在承受特别高水平应力的零件部位，进行机械增强。该钢材优选地含有5ppm至50ppm的硼。该钢材优选地含有0.005％至0.04％的钛。如果含有硼时，该钢材中钛的含量优选等于氮含量的至少3.5倍。该钢材优选地含有0.005％至0.06％的铌。该钢材优选地含有0.005％至0.2％的硫。在这种情况，该钢材优选含有至少一种下列元素，最高达0.007％的钙，最高达0.03％的碲，最高达0.05％的硒，最高达0.015％的铋，最高达0.15％的铅。在本专利技术的第一个实施方案中，该钢材中碳含量在0.06％至0.20％的范围内。该钢材中优选的锰含量在0.5％至1.5％的范围内，优选的铬含量在0.5％至1.5％的范围内。在这种情况中，该钢材中铜含量可以在0.5％至1.5％的范围内。在本专利技术的另一个实施方案中，碳含量在0.25％至0.35％的范围内，硅的含量在痕量至0.5％的范围内，锰的含量0.8％到2％，铬的含量0.5％到1.5％，钼的含量0.05％到0.20％，硼的含量5ppm到50ppm，并且钛的含量0.005％到0.04％。在本专利技术的另一个实施方案中，钢材的碳的含量在0.20％到0.35％，硅的含量在0.5％到2％，锰的含量在0.8％到2％，铬的含量在0.5％至1.5％，钼的含量在0.05％到0.20％，硼的含量在痕量到50ppm，且钛含量在0.005％到0.04％。在这种情况中，退火可以在300℃到500℃的温度范围内在机械加工后进行，也可以在空气中受控冷却后和机械加工之前进行，持续1小时到3小时。机械增强的操作可以是抛光。本专利技术也提供一种钢锻件，其特征在于它可以通过以上方法之一制得。这种锻件可以构成内燃机曲柄轴。在这种情况，机械增强操作优选在连接曲柄轴销和曲柄主轴承之间的焊缝上进行。正如所理解的，本专利技术是由一种等级的钢和铸造后的处理方法结合组成，这种方法包括步骤锻造铸件，在静止空气或强迫通风中冷却，并对铸件中承受最高水平应力的区域进行机械增强。所选择的钢材的组份保证了不论以何种方式冷却，用这种钢材制造的并且对零件中承受最高水平应力部位机械增强的锻件具有能充分地满足使用者要求的耐疲劳性。制造高性能的内燃机的曲柄轴是本专利技术的一个具体优选应用。通常来说，决定一种具体的钢是否适合上述用途的标准是，所使用的材料在最初没有裂纹的状态下的疲劳承受极限，并且要考虑通过机械增强操作在材料表面上引入的残余应力。实际上，专利技术人发现上述的标准并不是相关的。在初次使用时，通过抛光(或者通过其他机械增强方式)引起的残余应力，在表面到几十毫米的深度松弛，而材料的裂纹很快超过了这个深度。然而，由于抛光所形成的残余应力初始范围，阻止了裂纹扩展。连接沟槽中应力集中的降低也具有这种功能。但是不会发生深度方向的松弛。进行抛光的压力越高，应力集中越大，越容易出现裂纹。但是由于高压抛光在更大的深度形成了残留应力，阻止裂纹的距离和力矩就越大，因此，降低了零件破裂的危险。通常，人们认为在使用曲柄轴时，最理想的是不出现裂纹，从而在使用时避免了共振和与其有关的噪音，可以说这是本专利技术的优选应用。这种钢材的化学特性和在铸造后热机械处理，是为了得到一种贝氏体的微结构，也是为了在机械增强如抛光处理后得到理想的机械特性。贝氏体的微结构必须能在静止的空气中冷却后获得，但是它也必须可以与强迫通风中冷却相适应。这样能够在任何已经存在的设备上使用本专利技术的方式制备零件，不论它是在锻造后强迫通风中冷却的还是在静止空气中冷却。因此，一个最初为处理具有铁素体-珠光体微结构的钢零件设计的设备，不需要经过特别的改装，也没有任何困难，就能处理本专利技术的具有贝氏体微结构的零件。以前用于这种用途的贝氏体微结构的钢材需要在强迫通风中冷却处理，因此一直不能在普通设备上处理。按照本专利技术，首先制备含有所述的并且在以下详细解释的钢材，然后将这种钢材铸造成锭或是按照最后零件的形状进行连铸，从而获得半成品。之后，在半成品上进行锻造操作。锻造以后，在锻件的热空气中，在静止空气或强迫通风中进行受控冷却。接着，将该零件用一般方式进行机械加工，之后对使用时承受巨大应力的特定部位进行机械增强操作。例如对曲柄轴来说，在曲柄轴销被连接的节点上进行抛光。如下列出了必需含有或可选含有的各种化学成分的分析范围(所有的百分比都是按重量计)。碳的含量在0.06％到0.35％。该范围用以控制所得微结构的类型，当碳的含量少于0.06％，所得到的微结构的类型对于预想的目标不利，当含量高于0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：埃尔韦·米肖，皮埃尔·迪耶里克，加埃勒·安德烈，
申请(专利权)人：阿斯克迈塔尔公司，
类型：发明
国别省市：
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