本发明专利技术公开了一种汽车发动机涨断连杆用高强度高屈强比非调质钢及生产方法，该钢的化学成分按重量百分比计为：C 0.40‑0.50％，Si 0.40‑0.60％，Mn 1.00‑1.30％，S 0.040‑0.060％，V 0.10‑0.20％，Nb 0.020‑0.035％，Cr 0.10‑0.30％，Ni 0.10‑0.30％，N 0.010‑0.020％，余为Fe及杂质元素。通过本发明专利技术的组分配比，加上控轧控冷工艺的结合，使连杆材料力学性能Rel≥850MPa，Rm≥1000MPa，屈强比可达到0.84以上，有利于汽车发动机轻量化。
A non quenched and tempered steel with high strength and high yield strength ratio and its production method
【技术实现步骤摘要】
一种汽车发动机涨断连杆用高强度高屈强比非调质钢及生产方法
本专利技术汽车发动机涨断连杆用钢，属非调质钢领域，具体涉及一种汽车发动机涨断连杆用铌钒复合强化非调质钢。
技术介绍
汽车发动机连杆是汽车发动机里的五大关键零部件之一，连杆将所承受的活塞压力传递给曲轴，与活塞一起组成运动部件。连杆作为发动机的核心受力部件，承受强烈的交变载荷，其质量直接影响到发动机的性能和可靠性。连杆加工主要有切断和涨断两种工艺，传统的连杆机械加工工艺复杂，常因加工精度误差而影响发动机的稳定性，涨断连杆技术则较好地解决了此问题，且加工工序少，使连杆的生产成本得到显著降低。涨断连杆技术对材料的要求特殊，即在保证强韧性等综合性能的前提下，限制连杆的韧性，即要求材料在涨断过程中不能发生较大的塑性变形，使断口呈现适当的脆性断裂特征，以达到后续加工工序对大头孔的圆度要求，并具有良好的切削加工性能。目前，国内开发了一系列涨断连杆用非调质钢，典型的有38MnV，40MnV，48MnV，C70和C70S6等。目前应用较为广泛的为高碳非调质钢C70S6，C70S6钢容易发生脆性裂解，但仍有明显的缺点：屈强比偏低；疲劳性能比调质钢低；脆性的片层状渗碳体的硬度高、含量多，使钢的切削加工性能较差。此外，随着汽车轻量化、节能的发展趋势，对涨断连杆材质提出更高的要求，除了保证涨断性能及强度外，要求连杆材料具有更高的屈强比以充分发挥材质的力学性能。CN201510332645.X公开了汽车发动机胀断连杆用钢，通过添加0.15～0.25wt％的微合金化元素V并控制0.015～0.025wt％的N，其他元素合理匹配，可生产出具有高强度、合适脆性和良好切削加工性能的汽车涨断连杆用钢，连杆强度达到Rel≥800MPa，Rm≥1100MPa。但该材料屈强比较低，产品性能不能有效利用，不利于材料的轻量化。CN201811175895.7公开了一种高强度胀断连杆的非调质钢及其连铸生产工艺，通过采用钛钒复合强化，Ti0.030～0.070wt％，V0.25～0.35wt％，并控制N0.015～0.025％，使得连杆材料的强度进一步提升，其连杆锻件性能可达到Rel≥900MPa，Rm≥1100MPa，但在当前Ti、N含量下，凝固过程会析出数十微米的大尺寸TiN相，不但降低Ti的有利作用，还会危害连杆的疲劳性能。CN201810637610.0公开了一种中碳非调质胀断连杆用钢及其制造方法，通过钢中添加P0.030-0.060％及V0.17-0.24％、Nb0.036-0.045％，在保证钢的涨断性能的前提下可使连杆用钢的抗拉强度Rm达到950～1200MPa，屈服强度≥750MPa，屈强比≥0.73。P元素对于材料抗拉强度的作用要大于屈服强度，不利于屈强比的增加；此外，V元素在0.20％以上对屈强比的影响已不大，且Nb元素在中碳钢中含量达到0.035％以上由于生成大颗粒的液析碳化物几率增加，强化效果减弱，且不利于产品疲劳性能，再加上V、Nb合金昂贵，增加了产品的成本。CN201410421719.2公开了抗拉强度≥1200MPa的汽车连杆用易切削钢及生产方法，通过增加B来提高钢的强度，抗拉强度≥1200MPa，屈服强度≥850MPa；B元素主要通过在晶界偏聚提高钢的强度，但由于晶界强化钢的塑性变好，不利于钢屈强比的增加。CN201510092255.X公开了一种适用于复合锻造成型的高强韧性非调质钢中，通过添加V0.01～0.15％、Nb0.005～0.05％、RE0.001～0.0075、P0.005～0.03、N0.008～0.02、Ti0.01～0.15％，并降低C含量至0.25-0.40％，锻件抗拉强度Rm≥900MPa，屈服强度Rp0.2≥750MPa，屈强比可达0.85及以上，强度偏低，且炼钢过程稀土的加入难度较大，生成的稀土氧化物不易上浮去除从而降低钢的洁净度。从上述现有技术可知，想要保持高强度的同时还能获得高屈强比的连杆材料并不是一件容易的事。这是由于即使得知元素对强度的影响，但各元素对于屈强比的影响尚不明确且在目前文献存在不同观点。所以如何获得高强度、高屈强比的涨断连杆用材料是本专利技术所要解决的技术问题。本专利旨在获得一种低成本、高强度、高屈强比的涨断连杆材料，通过C、N、Nb、V元素的合理匹配，在保证连杆材料所需的涨断、强度等性能外，进一步提高材料的屈强比。
技术实现思路
本专利技术涉及一种高强度高屈强比汽车涨断连杆用非调质钢，为保证钢的强度并进一步提高屈强比，各元素合理分工，所采用的成分设计方案为：通过合理选择基础元素C、Si、Mn及Cr、Ni保证钢的强度；采用微合金化元素铌钒复合强化，Nb元素含量不高于0.035％，V元素控制在0.10-0.20％，高温下部分Nb元素与C、N结合析出碳氮化铌，轧制过程可起到增加位错、细化晶粒的作用，从而提高钢的屈强比，剩余Nb及V在后续相变过程及相变后析出强化软相铁素体，从而进一步提高钢的屈强比；匹配合适的控轧控冷工艺，连杆材料力学性能Rel≥850MPa，Rm≥1000MPa，Rel/Rm可达到0.84以上，有利于汽车发动机轻量化。本专利技术所涉及的一种汽车发动机涨断连杆用高强度高屈强比非调质钢及生产方法，其特征在于：该钢的化学成分按重量百分比计为：C0.40-0.50％，Si0.40-0.60％,Mn1.00-1.30％,S0.040-0.060％，V0.10-0.20％,Nb0.020-0.035％，Cr0.10-0.30％，Ni0.10-0.30％，N0.010-0.020％，余为Fe及杂质元素。C0.40-0.50％C：碳是非调质钢中提高强度性价比最高的元素，随着C含量的增加，铁素体量减少，珠光体量增多，钢的强度和硬度随之提高，但钢的塑性、韧性以及屈强比随之降低。综合考虑产品的性能及成本，C含量限定在0.40-0.50％范围内。Si0.40-0.60％Si：Si在低铝钢中可以作为脱氧元素，同时在铁中的固溶度较大，具有较强的固溶强化作用。但Si含量过高，会恶化棒材的热成型性，影响锻造毛坯的表面质量。Si含量限定为0.40-0.60％。Mn1.00-1.30％Mn：锰铁合金的价格较低，而Mn元素在钢中主要以固溶的形式存在，具有较强的固溶强化效果。此外，对于含硫非调质钢，Mn元素可以与S结合形成硫化锰，从而抑制钢的热脆，并提高切削性能，减少刀具磨损。但Mn含量过高，珠光体量增加，降低屈强比，此外会促进贝氏体组织出现，因此Mn含量限定为1.00-1.30％。S0.040-0.060％为改善切学性能，非调质钢中常添加一定含量的S，与钢中的Mn结合成MnS，起到应力集中源的作用，使得钢材在切削加工过程中容易断屑，同时又可起到润滑刀具的作用，减少刀具磨损、延长刀具寿命。但硫化物易于变形，在轧制过程中变形为长条状，使钢的力学性能呈现方向性，同时S元素为强偏析元素，偏析富集区域不利于钢的力学性能。本专利技术S含量的范围确定为0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种汽车发动机涨断连杆用高强度高屈强比非调质钢，其特征在于：该钢的化学成分按重量百分比计为C 0.40-0.50％，Si 0.40-0.60％,Mn 1.00-1.30％,S 0.040-0.060％，V 0.10-0.20％,Nb 0.020-0.035％，Cr 0.10-0.30％，Ni 0.10-0.30％，N 0.010-0.020％，余为Fe及杂质元素。/n
【技术特征摘要】
1.一种汽车发动机涨断连杆用高强度高屈强比非调质钢，其特征在于：该钢的化学成分按重量百分比计为C0.40-0.50％，Si0.40-0.60％,Mn1.00-1.30％,S0.040-0.060％，V0.10-0.20％,Nb0.020-0.035％，Cr0.10-0.30％，Ni0.10-0.30％，N0.010-0.020％，余为Fe及杂质元素。
2.如权利要求1所述汽车发动机涨断连杆用高强度高屈强比非调质钢，其特征在于，非调质钢的Rel≥850MPa，Rm≥1000MPa，屈强比达到0.84以上。
3.一种如权利要求2所述汽车发动机涨断连杆用高强度高屈强比非调质钢的生产方法，其特征在于，生产工艺包括下列步骤：电炉或转炉冶炼-LF精炼-VD或RH真空处理-连铸-缓冷-加热炉加热-控轧-冷却。
4.如权利要求3所述的汽车发动机涨断连杆用高强度高屈强比非调质钢的生产方法，其特征在于，控制初炼终点C≥0.08％，防止钢水过氧化，严禁下渣；出钢过程依次加入脱氧剂、合金、增碳剂、渣料。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢有，邓向阳，叶玉奎，袁静，李辉成，左锦中，孟晓玲，屈志东，
申请(专利权)人：中天钢铁集团有限公司，常州中天特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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