一种汽车转向节用中碳合金钢及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种汽车转向节用中碳合金钢及其制备方法。所述汽车转向节用中碳合金钢的化学成分质量百分数为：0.38％～0.42％的C、0.17％～0.37％的Si、0.60％～0.90％的Mn、0.90％～1.10％的Cr、0.015％～0.035％的Al、S≤0.025％、P≤0.025％、Ti≤0.005％、Cu≤0.20％、Ni≤0.30％、Sn≤0.03％、O≤16×10

A medium carbon alloy steel for automobile steering knuckle and its preparation method

The invention provides a medium carbon alloy steel for automobile steering knuckle and a preparation method thereof. The chemical composition percentage of the medium carbon alloy steel for automobile steering knuckle is: 0.38% - 0.42% C, 0.17% - 0.37% Si, 0.60% - 0.90% Mn, 0.90% - 1.10% Cr, 0.015% - 0.035% Al, s \u2264 0.025%, P \u2264 0.025%, Ti \u2264 0.005%, Cu \u2264 0.20%, Ni \u2264 0.30%, Sn \u2264 0.03%, O \u2264 16 \u00d7 10

【技术实现步骤摘要】
一种汽车转向节用中碳合金钢及其制备方法
本专利技术涉及冶金
，具体地说，本专利技术涉及一种汽车转向节用中碳合金钢及其制备方法。
技术介绍
经过多年的发展，我国汽车转向节市场发展迅速，市场规模已经具备一定的竞争力。汽车转向节是汽车前轴与轮子之间的关键连接件。转向节作为汽车重要的安保件和最具技术含量的代表零件，通过主销跟前轴装配在一起组成汽车转向桥的主体构件。汽车运行时，转向节不仅要承受车身的载荷、路面的冲击以及转向时的扭曲力，同时还要保证汽车在刹车时有足够的冲击韧性，因此要求汽车转向节材料具有足够的强度(抗拉及屈服强度)、疲劳强度、较好的韧性及耐磨性等，对于重载汽车转向节用钢材质量的要求更为苛刻。目前，现国内转向节常用钢种为中碳钢或中碳合金钢，通常是轻型车、尺寸较小的转向节选用中碳钢，重型车、尺寸较大和工作应力大的转向节选用淬透性和强韧性较好的合金钢。然而，随着车辆向高速重载方向的发展，目前常用的一些中碳钢或中碳合金钢的非金属夹杂物级别及综合力学性能不能很好地满足重载汽车转向节用钢的质量要求。
技术实现思路
本专利技术的目的主要是针对当前重载汽车转向节的综合机械性能及非金属夹杂物的控制不能很好地满足其使用要求，对此，本专利技术提供了一种汽车转向节用中碳合金钢及其制备方法，能够很好的满足汽车转向节用钢材对非金属夹杂物级别及综合力学性能等的较高要求，避免发生转向节突然断裂的恶性事故。为达到上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种汽车转向节用中碳合金钢，所述中碳合金钢的化学成分质量百分数为：0.38％～0.42％的C、0.17％～0.37％的Si、0.60％～0.90％的Mn、0.90％～1.10％的Cr、0.015％～0.035％的Al、S≤0.025％、P≤0.025％、Ti≤0.005％、Cu≤0.20％、Ni≤0.30％、Sn≤0.03％、O≤16×10-4％、N≤70×10-4％和H≤2.0×10-4％，余量为Fe和不可避免的杂质。根据本专利技术的优选示例性实施例，所述中碳合金钢的化学成分质量百分数为：0.39％～0.41％的C、0.18％～0.25％的Si、0.65％～0.70％的Mn、1.00％～1.05％的Cr、0.020％～0.030％的Al、S≤0.015％、P≤0.020％、Ti≤0.004％、Cu≤0.15％、Ni≤0.10％、Sn≤0.02％、O≤15×10-4％、N≤60×10-4％和H≤1.5×10-4％，余量为Fe和不可避免的杂质。本专利技术还提供了一种汽车转向节用中碳合金钢的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：采用电弧炉冶炼，控制钢包的烘烤温度≥850℃，控制冶炼的钢水终点[C]≥0.15％～0.20％和[P]≤0.015％，并且使残余元素的含量符合设计要求，将钢水的出钢温度控制在1620℃～1650℃，在钢包内进行预脱氧合金化，电弧炉出钢1/5时随钢流加入纯铝块预脱氧；采用LF炉精炼，精炼过程不再补加铝质材料，采用碳硅质材料进行扩散脱氧，然后在VD炉内进行真空处理，控制VD炉内的真空度小于67Pa且保持时间≥12min，破空后软吹时间≥15min；采用全保护浇注进行连铸，连铸钢包浇注末期采用预留钢模式，将结晶器的液面波动控制在≤±2mm，将中间包的液面波动控制在720±20mm，将钢水的过热度控制在16℃～25℃，拉钢速度为0.52m/min～0.55m/min，入坑缓冷时间≥24h进行轧制，加热炉的均热温度为1180℃～1270℃，加热时间为3.0h～4.0h，开轧温度为1100℃～1170℃，终轧温度为930℃～1030℃，控制轧制的压缩比≥7，轧后缓冷≥16h，最终制得用于汽车转向节用中碳合金钢的热轧圆钢。本专利技术中，电弧炉冶炼的冶炼原料为铁水+废钢，其中铁水的质量比例占冶炼原料总质量的75％～85％。本专利技术中，在电炉出钢1/5时随钢流加入纯铝块预脱氧时，出钢时加入纯铝块1.2kg/t～1.5kg/t钢。本专利技术中，LF炉精炼过程采用碳硅质材料进行扩散脱氧时，采用低钛高纯碳化硅进行扩散脱氧，其中TSi+TC≥96％，TiO2≤0.015％。本专利技术中，连铸钢包开浇过程对引流砂进行吹气清理。本专利技术中，连铸钢包浇注末期采用预留钢模式时，钢包浇注末期剩余钢水2.0t～3.0t。本专利技术中，连铸过程中间包液面采用低钛碱性覆盖剂(下层)及低钛空心颗粒覆盖剂(上层)双层覆盖剂保护；其中低钛碱性覆盖剂CaO/SiO2≥6.0，TiO2≤0.50％；低钛空心颗粒覆盖剂CaO/SiO2控制在0.20～0.50，TiO2≤0.20％。下面将详细地描述制造根据本专利技术的汽车转向节用中碳合金钢的制备方法。根据本专利技术，汽车转向节用中碳合金钢的制备方法包括冶炼、连铸和轧制等工艺步骤，具体步骤如下：(1)冶炼采用电弧炉冶炼，冶炼原料为铁水+废钢，控制钢包的烘烤温度≥850℃，控制冶炼的钢水终点[C]≥0.15％～0.20％和[P]≤0.015％，并且使钢水的残余元素的含量符合设计要求，将钢水的出钢温度控制在1620℃～1650℃，在钢包内进行预脱氧合金化，电炉出钢1/5时随钢流加入纯铝块预脱氧，出钢时加入纯铝块1.2kg/t～1.5kg/t钢。采用LF炉精炼，精炼过程不再补加铝质材料，采用碳硅质材料进行扩散脱氧，然后在VD炉内进行真空处理，控制VD炉内的真空度小于67Pa且保持时间≥12min，破空后软吹时间≥15min。冶炼原料为铁水+废钢，其中铁水的质量比例占冶炼原料总质量的75％～85％。采用高铁水比的冶炼原料，可以起到如下作用：第一，有利于减少有害残余元素；第二提高生产效率，降低冶炼成本。另外，根据本专利技术，残余元素主要指铜(Cu)、镍(Ni)、锡(Sn)等有害残留元素。LF炉精炼过程采用碳硅质材料进行扩散脱氧时，采用低钛高纯碳化硅进行扩散脱氧，其中TSi+TC≥96％，TiO2≤0.015％。(2)连铸采用全保护浇注进行连铸，连铸钢包浇注末期采用预留钢模式，将结晶器的液面波动控制在≤±2mm，将中间包的液面波动控制在720±20mm，将钢水的过热度控制在16℃～25℃，拉钢速度为0.52m/min～0.55m/min，入坑缓冷时间≥24h进行轧制。连铸钢包开浇过程对引流砂进行吹气清理。连铸钢包浇注末期采用预留钢模式时，钢包浇注末期剩余钢水2.0t～3.0t。连铸过程中间包液面采用低钛碱性覆盖剂(下层)及低钛空心颗粒覆盖剂(上层)双层覆盖剂保护；其中低钛碱性覆盖剂CaO/SiO2≥6.0，TiO2≤0.50％；低钛空心颗粒覆盖剂CaO/SiO2控制在0.20～0.50，TiO2≤0.20％。(3)轧制为保证钢的内部质量，加热炉的均热温度为1180℃～1270℃，加热时间为3.0h～4.0h，开轧温度为1100℃～1170℃，终轧温度为930℃～1030℃，控制轧制的压缩比≥7，轧后缓冷≥16h，最终制得用于汽车转向节用中碳合金钢的热轧圆钢。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车转向节用中碳合金钢，其特征在于，所述中碳合金钢的化学成分质量百分数为：0.38％～0.42％的C、0.17％～0.37％的Si、0.60％～0.90％的Mn、0.90％～1.10％的Cr、0.015％～0.035％的Al、S≤0.025％、P≤0.025％、Ti≤0.005％、Cu≤0.20％、Ni≤0.30％、Sn≤0.03％、O≤16×10

【技术特征摘要】
1.一种汽车转向节用中碳合金钢，其特征在于，所述中碳合金钢的化学成分质量百分数为：0.38％～0.42％的C、0.17％～0.37％的Si、0.60％～0.90％的Mn、0.90％～1.10％的Cr、0.015％～0.035％的Al、S≤0.025％、P≤0.025％、Ti≤0.005％、Cu≤0.20％、Ni≤0.30％、Sn≤0.03％、O≤16×10-4％、N≤70×10-4％和H≤2.0×10-4％，余量为Fe和不可避免的杂质。


2.根据权利要求1所述的汽车转向节用中碳合金钢，其特征在于，所述中碳合金钢的化学成分质量百分数为：0.39％～0.41％的C、0.18％～0.25％的Si、0.65％～0.70％的Mn、1.00％～1.05％的Cr、0.020％～0.030％的Al、S≤0.015％、P≤0.020％、Ti≤0.004％、Cu≤0.15％、Ni≤0.10％、Sn≤0.02％、O≤15×10-4％、N≤60×10-4％和H≤1.5×10-4％，余量为Fe和不可避免的杂质。


3.一种汽车转向节用中碳合金钢的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)冶炼
采用电弧炉冶炼，控制钢包的烘烤温度≥850℃，控制冶炼的钢水终点[C]≥0.15％～0.20％和[P]≤0.015％，并且使残余元素的含量符合设计要求，将钢水的出钢温度控制在1620℃～1650℃，在钢包内进行预脱氧合金化，电弧炉出钢1/5时随钢流加入纯铝块预脱氧；采用LF炉精炼，精炼过程不再补加铝质材料，采用碳硅质材料进行扩散脱氧，然后在VD炉内进行真空处理，控制VD炉内的真空度小于67Pa且保持时间≥12min，破空后软吹时间≥15min；
2)连铸
采用全保护浇注进行连铸，连铸钢包浇注末期采用预留钢模式，将结晶器的液面波动控制在±2mm，将中间包的液面波动控制在720±20mm，将钢水的过热度控制在16℃～25℃，拉钢速度为0.52m/min～0.55m/min，入坑缓冷时间≥24h进行轧制；
3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵冠夫，戈文英，修冬，赵子茂，刘兵，袁淑君，梁娜，杨密平，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37