【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冶金，涉及一种汽车前轴用中碳碳素钢及其制备方法。
技术介绍
1、汽车前轴是汽车前桥总成的重要零件，其形状复杂，中间与板簧相连，两端与转向节连接，在行驶过程中，除主要承受弯曲应力外，还要承受转向制动冲击载荷，因此要求前轴具有较高的强度、刚度以及良好的耐疲劳性能，前轴的材料为40cr。
2、申请号201410515305.6的中国专利公开了一种汽车前轴的制造方法，其采用将钢料在高频真空熔炉中熔融后浇注成钢锭，再采用锻造机锻造，其材料为铝合金材料。该专利中的存在成材率低，成本高等的缺陷。
3、本专利技术采用中碳碳素结构钢生产汽车前轴，替代铝合金和40cr等材料，生产成本低，满足汽车清洁，环保和低成本发展需求。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术中汽车前轴用钢能耗高、生产成本高等缺点，而提供了一种汽车前轴用中碳碳素钢及其制备方法。本专利技术中的汽车前轴用中碳碳素钢以中碳合金结构钢为设计基础，通过提高钢中mn、cr元素含量来提高材料强度、合理设定钢中al的含量来细晶强化，以及添加微量的b、ti来提高淬透性，降低残余元素p、s元素含量来提高材料韧性；通过大压下量及控轧控冷工艺，充分利用细晶强化及终轧阶段奥氏体的再结晶，细化原始奥氏体晶粒度，同时提高低成本元素含量，降低成本的同时，有效提高了材料的淬透性问题，满足汽车前轴机械性能。
2、本专利技术提供了一种汽车前轴用中碳碳素钢，按重量百分比其成分为：c：0.46-0.5
3、在一实施方案中，c的含量为0.47-0.49％，例如0.48％。
4、在一实施方案中，si的含量为0.23-0.25％，例如0.24％。
5、在一实施方案中，mn的含量为0.77-0.79％。
6、在一实施方案中，cr的含量为0.21-0.24％，例如0.23％。
7、在一实施方案中，al的含量为0.020-0.030％，例如0.028％、0.029％、0.030％。
8、在一实施方案中，p的含量≤0.012wt％，例如0.012wt％、0.011wt％、0.009wt％。
9、在一实施方案中，s的含量为≤0.003wt％。
10、在一实施方案中，b的含量为0.0015-0.0030％，例如0.0022％、0.0025％、0.0026％。
11、在一实施方案中，ti的含量为0.025-0.040％，例如0.029％、0.036％、0.035％。
12、在一实施方案中，所述汽车前轴用中碳碳素钢的抗拉强度≥835mpa，例如在950mpa以上，还例如972mpa、962mpa、957mpa。
13、在一实施方案中，所述汽车前轴用中碳碳素钢的屈服强度≥685mpa，例如在840mpa以上，还例如872mpa、867mpa、857mpa。
14、在一实施方案中，所述汽车前轴用中碳碳素钢的面缩在45％以上，还例如58.5％、54.5％、57.8％。
15、在一实施方案中，所述汽车前轴用中碳碳素钢的常温ku2冲击韧性值≥47j。
16、在一实施方案中，所述汽车前轴用中碳碳素钢的端淬值j1.5：54-60hrc，例如57.4hrc、58.1hrc、59.8hrc。
17、在一实施方案中，所述汽车前轴用中碳碳素钢的端淬值j9：40-50hrc，例如41.0hrc、42.7hrc、41.4hrc。
18、在一实施方案中，所述汽车前轴用中碳碳素钢用于制作圆钢直径为80-100mm的汽车前轴用钢。
19、本专利技术还提供了一种所述汽车前轴用中碳碳素钢的制备方法，其包括下述步骤：
20、将所述汽车前轴用中碳碳素钢的各原料混合后，经转炉熔炼、精炼、连铸、轧制、冷却后制得。
21、本专利技术中，所述转炉冶炼的工艺可为：转炉控制采用全铁冶炼；控制终点钢水目标成分：c≥0.08％、p≤0.017％，滑板挡渣，出钢过程加入复合脱氧剂造渣脱氧。
22、本专利技术中，所述精炼的工艺可包括lf炉精炼、rh真空处理、
23、本专利技术中，所述精炼的工艺可为：lf碱度控制在3.0～5.0，lf炉精炼结束前喂铝线，控制钢水中的铝0.020-0.060％(例如0.040％～0.060％)，出站前喂入钙线对钢水进行钙处理，进rh抽真空到67pa以下保真空时间12min后破空软吹时间10～15分钟。
24、在一实施方案中，所述lf碱度控制在3.5～4.5。
25、在一实施方案中，所述软吹时间为12～15分钟。
26、在一实施方案中，所述精炼的出站温度为1500-1600℃，例如1544℃、1545℃或1548℃。
27、本专利技术中，连铸过程通过保护浇铸及合理的电磁搅拌参数来减少钢中的夹杂物与铸坯内部缺陷。
28、本专利技术中，连铸过程的方坯尺寸可为240×240mm。
29、本专利技术中，所述连铸的工艺可为：钢包到中包采用一体式保护浇铸，比水量为0.24l/kg，中包过热度目标值20℃～30℃，采用结晶器与末端电磁搅拌减弱连铸偏析。
30、在一实施方案中，中包过热度目标值24℃-29℃，例如25℃。
31、在一实施方案中，所述连铸之后、所述轧制之前，还可进行冷装。
32、本专利技术中，轧制过程通过高温扩散工艺来均匀组织，大压下细化晶粒，并通过控轧控冷与缓冷工艺来改善材料料金相组织。
33、本专利技术中，所述轧制的工艺可为：控制多段式加热，预热段轧制温度在650℃以下，高温段轧制温度1200-1220℃，时间大于60分钟；第一道次与第二道次压下率大于60％；进行穿水控制轧制，超低温终轧温度650-700℃，累计压下率大于80％。
34、在一实施方案中，预热段轧制温度为500-600℃，例如580℃、550℃、500℃。
35、在一实施方案中，高温段轧制温度为1210-1220℃。
36、在一实施方案中，高温段轧制时间为65-70min。
37、在一实施方案中，终轧温度为680℃。
38、本专利技术中，轧制的过程中，采用分段式加热技术，利用高温加热扩散碳化物。
39、本专利技术中，所述冷却的工艺可为：轧后穿水强冷，控制上冷床温度760±30℃，冷床密排缓冷，控制出罩温度在500-550℃，快速入坑缓冷24h。
40、在一实施方案中，轧后快速收集，进行缓冷，控制730～790℃到500℃之间的缓冷速率在0.05℃/s，提高入坑温度，释放应力，确保原始本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种汽车前轴用中碳碳素钢，其特征在于，按重量百分比其成分为：C：0.46-0.50％、Si：0.22-0.30％、Mn：0.75-0.80％、Cr：0.20-0.25％、Al：0.020-0.050％、P≤0.017％、S≤0.010％、B：0.0015-0.0035％、Ti：0.025-0.045％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的汽车前轴用中碳碳素钢，其特征在于，C的含量为0.47-0.49％；
3.如权利要求1所述的汽车前轴用中碳碳素钢，其特征在于，所述汽车前轴用中碳碳素钢的热处理后抗拉强度≥835Mpa，例如在950MPa以上；
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的汽车前轴用中碳碳素钢的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：
5.如权利要求4所述的汽车前轴用中碳碳素钢的制备方法，其特征在于，所述转炉熔炼的工艺为：转炉控制采用全铁冶炼；控制终点钢水目标成分：C≥0.08％、P≤0.017％，滑板挡渣，出钢过程加入复合脱氧剂造渣脱氧。
6.如权利要求4所述的汽车前轴用中碳碳素钢的制备方法，其
7.如权利要求4所述的汽车前轴用中碳碳素钢的制备方法，其特征在于，所述连铸的工艺为：中包采用一体式保护浇铸，比水量为0.24L/KG，中包过热度目标值20℃～30℃，采用结晶器与末端电磁搅拌减弱连铸偏析。
8.如权利要求4所述的汽车前轴用中碳碳素钢的制备方法，其特征在于，所述轧制的工艺为：控制多段式加热，预热段轧制温度在650℃以下，高温段轧制温度1200～1220℃，时间大于60分钟；第一道次与第二道次压下率大于60％；进行穿水控制轧制，超低温终轧温度650-700℃，累计压下率大于80％。
9.如权利要求8所述的汽车前轴用中碳碳素钢的制备方法，其特征在于，所述预热段轧制温度为500-600℃，例如580℃、550℃、500℃；
10.如权利要求4所述的汽车前轴用中碳碳素钢的制备方法，其特征在于，所述冷却的工艺为：轧后缓冷，轧后穿水强冷，控制上冷床温度760±30℃，冷床密排缓冷，控制出罩温度在500～550℃，快速入坑缓冷24h。
...【技术特征摘要】
1.一种汽车前轴用中碳碳素钢，其特征在于，按重量百分比其成分为：c：0.46-0.50％、si：0.22-0.30％、mn：0.75-0.80％、cr：0.20-0.25％、al：0.020-0.050％、p≤0.017％、s≤0.010％、b：0.0015-0.0035％、ti：0.025-0.045％，其余为fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的汽车前轴用中碳碳素钢，其特征在于，c的含量为0.47-0.49％；
3.如权利要求1所述的汽车前轴用中碳碳素钢，其特征在于，所述汽车前轴用中碳碳素钢的热处理后抗拉强度≥835mpa，例如在950mpa以上；
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的汽车前轴用中碳碳素钢的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：
5.如权利要求4所述的汽车前轴用中碳碳素钢的制备方法，其特征在于，所述转炉熔炼的工艺为：转炉控制采用全铁冶炼；控制终点钢水目标成分：c≥0.08％、p≤0.017％，滑板挡渣，出钢过程加入复合脱氧剂造渣脱氧。
6.如权利要求4所述的汽车前轴用中碳碳素钢的制备方法，其特征在于，所述精炼的工艺为：lf碱度控制在3.0～5.0，lf炉精炼...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗景贤，巨银军，陈军，王旭冀，杨庚朝，张洁，曾凡政，潘锡泉，
申请(专利权)人：湖南华菱湘潭钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：
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