【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料，具体涉及一种高性能的非调质汽车半轴用qgbz钢及生产方法。
技术介绍
1、随着我国节能环保提出的新要求，非调质钢得到了快速发展，非调质钢不但节约了调质处理的能源消耗，保证了钢材的力学性能，还大大地降低了生产成本，缩短了生产周期，应用非调质钢可节省零件制造能耗的30％—40％，所以非调质钢应用越来越广泛。国内对非调质钢产品需求越来越大，非调质钢材料要求较高的强度、良好的韧性，因此研制和生产都有一定的难度。
2、现有技术，目前主要用于制造汽车半轴的主要材料有40cr钢、42crmo等调质材料，这些钢生产时要求调质处理，存在能耗高、加工周期长、调质后变形的问题，严重制约该类产品生产成本及加工质量；另外，市场上目前试验的一些汽车半轴用非调质钢，但是存在强韧性不匹配，冲击韧性不能满足产品要求的问题。
3、为解决现有材料生产能耗高、成本高、生产周期长及力学性能不足的问题，需要设计开发及研制生产出一种高性能的非调质汽车半轴用qgbz钢及其生产方法，实现产品加工性能好，强韧性高、生产简易，实物质量达到国际先进水平，改善汽车半轴用材料现状。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为解决现有技术存在的材料能耗高、加工周期长、调质变形及强韧性不足的问题，本专利技术提供了一种高性能的非调质汽车半轴用qgbz钢及其生产方法。本专利技术根据对材料高强度、高韧性、高可靠性的要求，设计了碳、硅、锰、铬、钼、硫合理配比，采用钒、铌、氮微合金化技术及轧制过程控轧控冷技术，
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高性能的非调质汽车半轴用qgbz钢，化学元素质量百分比含量范围为：c：0.38～0.45％；si：0.40～0.70％；mn：1.10～1.50％；p≤0.02％；s：0015-0.035％；cr：0.20～0.50％；v：0.15～0.30％；al：0.01～0.025％；nb：0.01-0.03％；n：0.01～0.02％；mo：0.04-0.10％；其余为fe和其他不可避免的杂质。性能参数为：其抗拉强度rm≥950mpa，屈服强度rel≥650mpa，延伸率a≥15％，断面收缩率z≥40％，冲击功aku≥42j。
3、各成分的设计原理如下：
4、1)c是钢中的重要元素，随着c含量的增加，钢的强度和硬度随之增加，但带来塑性、韧性下降的不利影响，c是最为有效、成本最低的提高钢材强度的元素，c与钢中的v、cr等形成碳化物，强化钢材基体，提高钢材强度，但考虑钢材冲击韧性，c含量应不超过0.40％。
5、2)si是炼钢过程中重要的还原剂和脱氧剂，另外si能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度，但含硅量超过3％时，将显著降低钢的塑性和韧性，因为硅与氧的结合能力比铁强，在焊接时容易生成低熔点的硅酸盐，增加熔渣和融化金属的流动性，引起喷溅现象，影响焊接质量，所以si含量应不超过0.6％。
6、3)mn可细化珠光体组织，显著提高珠光体钢的强度，所以能提高钢材强度，且能与fe无限固溶，在提高钢材强度的同时，对塑性的影响相对较小。但随着mn含量的增加，钢材的过热敏感性和回火脆性倾向增加；另外，由于mn含量大幅增加奥氏体稳定性，mn超过1.5％时，易于在钢中形成贝氏体，所以珠光体+铁素体钢中mn含量应控制在1.5％以下。
7、4)cr元素可以提高钢的淬透性，与c易形成强碳化物，可以明显的提高钢的强度及硬度。
8、5)mo在钢中能提高淬透性和热强性，防止回火脆性，mo可固溶于铁素体、奥氏体和碳化物中，对铁素体有固溶强化作用，还可以提高碳化物的稳定性，对钢的延伸性和韧性起到有利作用。
9、6)s是非调质钢及易切削钢的一种常用合金元素，在钢中s与mn形成mns的非金属夹杂物，破坏了材料基体组织的连续性，在切削时较少了切削抗力，另外硫化物塑性变形较好，在切削时起润滑作用，会减小刀具的磨损。
10、7)v与c、n、o有极强的亲和力，与之形成相应的稳定化合物。钒在钢中主要以碳氮化物的形式存在，其主要作用是细化钢的组织和晶粒，能够提高钢的强度及韧性，但是v的价格较高，为了节约成本，钢中含量应控制在0.1％左右。
11、8)n与c类似，也是间隙原子，与铬、铝、钒、钛、铌等元素可化合成极稳定的氮化物，成为钢材硬化和强化元素，含氮非调质钢中，在轧制冷却过程中，由于析出超显微氮化物，可发生沉淀强化。在强度和硬度提高的同时，过量的氮会使钢的韧性下降，缺口敏感性增加，所以应保证合理的氮含量控制范围。
12、9)nb是碳化物、氮化物及碳氮化物形成元素，nb形成的碳氮化物在轧钢时可以钉扎晶界，阻止晶粒长大，具有细化晶粒作用。
13、优选的，所述非调质汽车半轴用qgbz钢的金相组织为珠光体+铁素体。
14、优选的，所述的铁素体的体积分数为5％-25％，所述的珠光体为微细珠光体形态，珠光体片层间距≤200nm。
15、一种高性能的非调质汽车半轴用qgbz钢的生产方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
16、s1、转炉冶炼：采用铁水和废钢配料，转炉渣料以石灰、轻烧白云石为主，转炉高拉碳操作，出钢终点成分控制c≥0.12％，p≤0.012％；转炉出钢温度≥1620℃，出钢时间控制3-8分钟；脱氧剂及合金加入顺序为：铝锭或铝铁→预熔渣→合金→石灰；
17、s2、lf精炼：入lf工位钢液温度≥1520℃，给电前氩气流量400-800nl/min，搅拌2-3min后降低氩气流量为200-400nl/min，给电升温；根据渣况补加渣料；采用al粒、sic粉进行扩散脱氧，取钢水样检验，根据检验结果调整合金成分，同时调整渣系碱度4-6，白渣保持时间≥30分钟；使得化学成分c、si、mn、cr、mo、v、nb满足要求；lf前期采用喂丝机喂入al线，调整al达到0.025～0.040％范围，以便满足后期过程烧损，最终成品al要满足0.010～0.025％的要求；
18、s3、rh真空脱气：lf升温至1580-1630℃时入rh工位进行真空脱气处理，采用氮气循环，高真空保持时间≥20分钟；所述高真空是指真空度≤67pa的情况；rh结束后取氮样进行分析，据钢中n含量，采用喂丝机喂入氮锰线，使得n含量满足要求；另外根据钢中s含量，采用喂丝机喂入s线，使得s含量达到要求；
19、s4、氩气软吹：成分全部满足标准后弱氩搅拌操作，控制氩气流量以渣面轻微蠕动，钢水不裸露为原则，软吹时间≥20min；
20、s5、连铸：采用三机三流弧形连铸机组浇铸，连铸过热度控制15～35℃，浇铸速度控制0.70～0.80m/min，入拉矫机温度1000～1100℃，连铸坯入保温坑保温，保温时间≥48h；
21、s6、轧制：采用步进式加热炉，加热温度及时间：加热1段温度1000本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高性能的非调质汽车半轴用QGBZ钢，其特征在于，其抗拉强度Rm≥950MPa，屈服强度Rel≥650MPa，延伸率A≥15％，断面收缩率Z≥40％，冲击功AKu≥42J；所述的非调质汽车半轴用QGBZ钢的化学元素质量百分比含量范围为：C：0.38～0.45％；Si：0.40～0.70％；Mn：1.10～1.50％；P≤0.02％；S：0015-0.035％；Cr：0.20～0.50％；V：0.15～0.30％；Al：0.01～0.025％；Nb：0.01-0.03％；N：0.01～0.02％；Mo：0.04-0.10％；其余为Fe和其他不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高性能的非调质汽车半轴用QGBZ钢，其特征在于，所述非调质汽车半轴用QGBZ钢的金相组织为珠光体+铁素体。
3.根据权利要求2所述的高性能的非调质汽车半轴用QGBZ钢，其特征在于，所述的铁素体的体积分数为5％-25％，所述的珠光体为微细珠光体形态，珠光体片层间距≤200nm。
4.一种高性能的非调质汽车半轴用QGBZ钢的生产方法，其特征在于，依次包括以下步骤：p>
5.根据权利要求4所述的高性能的非调质汽车半轴用QGBZ钢的生产方法，其特征在于：所述转炉冶炼，铁水和废钢配料装炉量控制110±5吨，铁水和废钢比例各85％、15％；转炉渣料根据渣况分批次加入300-800kg/次；出钢钢包渣料配比：石灰500±50kg、预熔渣450±50kg。
...【技术特征摘要】
1.一种高性能的非调质汽车半轴用qgbz钢，其特征在于，其抗拉强度rm≥950mpa，屈服强度rel≥650mpa，延伸率a≥15％，断面收缩率z≥40％，冲击功aku≥42j；所述的非调质汽车半轴用qgbz钢的化学元素质量百分比含量范围为：c：0.38～0.45％；si：0.40～0.70％；mn：1.10～1.50％；p≤0.02％；s：0015-0.035％；cr：0.20～0.50％；v：0.15～0.30％；al：0.01～0.025％；nb：0.01-0.03％；n：0.01～0.02％；mo：0.04-0.10％；其余为fe和其他不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高性能的非调质汽车半轴用qgbz钢，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨国，赵换霞，常志刚，孙远伟，李崇建，姜超，王利伟，
申请(专利权)人：青岛特殊钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：
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