汽車傳動軸軸管用高強度鋼制造技術

本發明專利技術涉及一種特別適用于制備汽車傳動軸軸管的高強度鋼，由以下元素按重量百分比組成：C0.03～0.1，Si0.05～0.2，Mn1～2.5，P0～0.025，S0～0.001，Al0～0.15，Nb0.01～0.1，Ti0.01～0.15，Fe余量。本發明專利技術的積極效果是通過對材料成分的優化設計，材料制造工藝參數的調整和制定，利用固溶強化、細晶強化、析出強化原理實現高強度傳動軸管用鋼的制造。材料的應用目標在汽車傳動軸軸管上，可以提高軸管的強度和壽命，通過軸管薄厚的減薄來降低傳動軸總成的重量，實現節能減排。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種特別適用于制備汽車傳動軸軸管的高強度鋼。
技術介紹
目前我國汽車エ業的發展方向是環保節能，隨著我國汽車エ業的快速發展，商用卡車的高功率、高轉速和輕量化發展趨勢對汽車傳動軸提出了更高的性能要求。國內傳動軸軸管材料主要是寶鋼生產的B440QZR、B480QZR、鞍鋼生產的23.5號鋼和 15T1、唐鋼生產的 TG480QZ，B440QZR、B480QZR、TG480QZ，材料化學成分為 C、S1、S、P、Mn，抗拉強度級別大部分在480MPa以下。國內的傳動軸管材料在滿足承載強度要求得前提下，沒有減薄焊管壁厚的潛力，無法達到輕量化的使用要求。根據文獻資料，國外汽車傳動軸現狀為:日本汽車傳動軸用焊接鋼管抗拉強度一般為500MPa。部分的三菱、五十鈴等汽車公司車型使用強度為735MPa的高強度傳動軸管材料，但用量不是很大，大量使用的是抗拉強度在500-540MPa的材料，相當于國內的B480QZR和更高牌號的鋼種。住友金屬公司開發了抗拉強度為700N/mm2的汽車傳動軸用焊接鋼管，最近又成功開發了抗拉強度為800N/mm2的新產品，其含碳量均在0.20%左右，錳含量在0.70-1.40%之間。德國和瑞典的汽車傳動軸管采用類似我國的20和20Mn2材料，其抗拉強度為600—750MPa，屈服強度在500_650MPa。在傳動軸應用材料方面，查到相關專利有:日本專利，專利專利技術人:KAWABATAYOSHIKAZU ；SAKATA TAKASHI ；SAKAGUCHI MASAYUKI ;專利號:JP2006037205 ;文章題名:“Method For ProducingHollow Driveshaft Having Excellent Fatigueresistance專利內容:主要介紹的是鋼管的化學成分:0.25到0.55% C，Si ,Mn和Al，其成型后進行調質處理，表面殘余壓應カ大于216Mpa，最大可達440Mpa，根據需要在化學組成中加入Cr，Mo，W, Ni，Cu，B或Ti，Nb與V等元素。目前我國大力提倡減重節能，推進汽車零部件減重和輕量化的步伐是汽車行業材料技術人員面臨的長期課題
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供ー種性能更為優越的汽車傳動軸軸管用高強度鋼。以實現減重的技術效果。本專利技術汽車傳動軸軸管用高強度鋼，由以下元素按重量百分比組成:C0.03 0.1，Si0.05 0.2，Mnl 2.5，PO 0.025，SO 0.001，AlO 0.15，Nb0.01 0.1，Ti0.01 0.15，Fe 余量。本專利技術涉及的高強度汽車軸管用鋼的設計思路是利用晶粒細化、析出強化結合原有的固溶強化形成鋼的強化機制，碳含量控在0.1 %以下，減少有害元素硫等元素的添加量，以鈮、鈦為主要強化元素，合計添加量控制在0.45%以下。在控冷控軋的過程中，鈮和鈦元素形成碳化合物Ti (C、N)、Nb (C、N)析出并彌散分布，Nb (C、N)、Ti (C、N)化合物具有細化鐵素體晶粒作用，從而提高鋼板強度。本專利技術汽車傳動軸軸管用高強度鋼經熱軋制備的鋼板，其力學性能為:屈服強度Rp0.2≥570MPa，抗拉強度Rm≥700MPa，伸長率A≥13% ;實現提高卡車傳動軸總成使用壽命以及輕量化的目的。合金元素Mn是本專利技術的主要固溶強化元素之一，它通過使熱軋鋼板晶粒細化和固溶強化來提高強度。Mn含量低，則鋼板強度不足，Mn含量過高，則鋼板成形性下降，因此本專利技術控制其含量在1.0-2.5%之間。合金元素Ti和氮、氧、碳都有極強的親和力，TiC結合力強、穩定、不易分解，在鋼中只有加熱到1000°c以上才能緩慢地溶入固溶體中。在未溶入之前，碳化鈦微粒有阻止晶粒長大的作用。含鈦的合金結構鋼，有良好的力學性能和エ藝性能，主要缺點是淬透性稍差。因此本專利技術中的Ti含量要求在0.01-0.15%之間合金元素Nb與C結合形成碳化物，是為了在鐵素體晶界附近和晶粒內部形成析出物密度不同區域的重要元素。Nb含量低時，鐵素體晶粒內部析出物密度不足，Nb含量高時，則晶界處析出物密度也高，導致成形性下降。因此，本專利技術中的Nb含量要求在0.01-0.1%之間。按如下方法制的本專利技術汽車傳動軸軸管用高強度鋼板:將通常慣用的各種原材料按上述成分配比，在氧化轉爐中冶煉，出鋼后鋼水經爐后精煉、連鑄成厚度250mm的板坯，板坯經步進式加熱爐再加熱到1230°C保溫，開扎溫度控制在1230°C，終軋溫度控制在850 900°C，帶鋼出精軋機組后進行層流冷卻，卷板溫度控制在600°C以下。在奧氏體再結晶區粗軋時進行多道次大變形量軋制，保證大的壓下率，使奧氏體晶粒充分破碎，同時保證粗軋的結束溫度處于完全再結晶區，以避免產生混晶組織。于950°C以下非再結晶溫度區進行連續精軋，并增加精軋壓下率，可使奧氏體晶粒充分壓扁，在晶粒內部形成滑移帯，為鐵素體轉變時提供更多的形核位置。本專利技術的積極效果是通過對材料成分的優化設計，材料制造エ藝參數的調整和制定，利用固溶強化、細晶強化、析出強化原理實現高強度傳動軸管用鋼的制造。材料的應用目標在汽車傳動軸軸管上，可以提高軸管的強度和壽命，通過軸管薄厚的減薄來降低傳動軸總成的重量，實現節能減排。附圖說明圖1是在LEXT-0LS3000型激光共聚焦顯微鏡下觀察軸管橫截面的顯微組織照片;其中:(a)為目前用440QZ鋼制汽車傳動軸管的顯微組織照片；(b)為用本專利技術實施例中材料I制汽車傳動軸管的顯微組織照片；(c)為用本專利技術實施例中材料2制汽車傳動軸管的顯微組織照片；圖2是本專利技術軸管材料的通過實測成分和控軋控冷エ藝后得到的晶粒實際尺寸計算所得的CCT曲線圖(其中:a為材料2，b為材料I)；圖3是本專利技術軸管材料的通過實測成分和控軋控冷エ藝后得到的晶粒實際尺寸所得的TTT曲線圖(其中:a為材料2，b為材料I)；圖4是本專利技術軸管材料2的實測CCT曲線圖；圖5是本專利技術軸管材料I的實測CCT曲線圖。具體實施例方式通過以下實施例對本專利技術作進ー步詳細說明。本專利技術的技術方案是這樣實現的:軸管材料最佳成分設計是盡可能降低Ari和碳當量，按照設計的成分和制備エ藝，按重量百分比制備了兩個成分高強度汽車傳動軸管材料，以下命名材料I和材料2，化學成分如表I所示，余量為鐵，成分的設計思路是采用低C(0.15%以下)、高Mn (約1.5% )加上Nb-Ti復合微合金化技術。同吋，Nb-Ti取高(材料2)和低(材料I)兩組，為了降低碳當量，對應的C、Mn取低(材料I)和高(材料2)兩組。其力學性能如表2所示，在表2中可以看到其強度與原有軸管材料相比，屈服強度和抗拉強度都提高了很多。圖1的照片采用LEXT-0LS3000型激光共聚焦顯微鏡觀察軸管橫截面的顯微組織，其中(a)為原軸管的顯微組織，主要為鐵素體，在鐵素體晶界處還有少量的珠光體組織，晶粒中比較干凈，看不到析出物；(b)為本專利技術材料I的顯微組織，主要為鐵素體和少量貝氏體，晶界處有極少量的珠光體，晶內有少量析出物；(C)為本專利技術材料2的顯微組織，主要為白色的鐵素體和灰色的貝氏體，晶內析出物較多，呈彌散分布，三種軸管的晶粒大小并不均勻且不呈等軸晶粒，帶有方向性，是軋制過后的結果。利用截線法本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種汽車傳動軸軸管用高強度鋼，其特征在于由以下元素按重量百分比組成：C0.03～0.1，Si0.05～0.2，Mn1～2.5，P0～0.025，S0～0.001，Al0～0.15，Nb0.01～0.1，Ti0.01～0.15，Fe余量。

【技術特征摘要】
1.一種汽車傳動軸軸管用高強度鋼，其特征在于由以下元素按重量百分比組成:C0.03 0.1，Si0.05 0.2，Mnl 2.5，PO 0.025，SO 0.001，AlO 0.15，Nb0.01 0.1，Ti0.01 0.15，Fe 余量。2.一種制備權利要求1所述高強度鋼鋼板的方法，其特征在于包括以下步驟: a.將通常慣用的各種原材料按...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊曉紅，張義和，劉勇兵，叢山，郭毅，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：