專利名稱：：高強(qiáng)度超細(xì)晶粒合金結(jié)構(gòu)鋼及其生產(chǎn)方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種合金結(jié)構(gòu)鋼，尤其是指用于掛車、載貨汽車、工程機(jī)械、礦山機(jī)械等車輛的車軸軸梁管和其它重要零部件的高強(qiáng)度超細(xì)晶粒合金結(jié)構(gòu)鋼；本發(fā)明還涉及該合金結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：車輛的車軸軸梁管等零部件屬于掛車、載貨汽車、工程機(jī)械、礦山機(jī)械等車輛的重要零部件，在運(yùn)輸過程中要求承受重載、沖擊和振動(dòng)，要求抗拉、抗彎、抗扭強(qiáng)度高，以及疲勞強(qiáng)度高、疲勞壽命長。目前中國、日本、美國等的掛車、載貨汽車、工程機(jī)械、礦山機(jī)械等車輛，車軸軸梁管等零部件生產(chǎn)加工采用熱軋成形，材料機(jī)械性能相對較低(材料屈服強(qiáng)度>345N/mm2)，因而相同重量的軸梁管等零部件的承載能力、疲勞強(qiáng)度、使用壽命相對較低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的其中一個(gè)目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種機(jī)械性能更好，在同等尺寸下承載能力強(qiáng)、使用壽命長的一種高強(qiáng)度超細(xì)晶粒合金結(jié)構(gòu)鋼。本發(fā)明的第二目的是提供一種生產(chǎn)該種合金結(jié)構(gòu)鋼的方法。本發(fā)明的第三目的是提供該種合金結(jié)構(gòu)鋼在車輛上的具體應(yīng)用。本發(fā)明的前一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種高強(qiáng)度超細(xì)晶粒合金結(jié)構(gòu)鋼，含有質(zhì)量百分比的下述成分碳0.130.20%、硅0.150.48%、錳1.151.60%、磷《0.030%、硫《0.030%、鋁0.0150.055%、鈮0.0200.040%、釩0.0300.060%及平衡量的鐵，其塑性變形為0.2%時(shí)的屈服強(qiáng)度超過450N/mm2。上述的高強(qiáng)度超細(xì)晶粒合金結(jié)構(gòu)鋼中所述的磷與硫總和《0.045%。本發(fā)明的后一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種高強(qiáng)度超細(xì)晶粒合金結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)方法，該合金結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)方法包括以下次序的工藝步驟(1)鋼管熱軋；(2)精確冷撥管材，使管材壁厚均勻及細(xì)化晶粒；(3)冷拔精確成型，采用冷撥工藝，用機(jī)械的方法形成各種形狀的管材及細(xì)化晶粒；(4)熱處理正火，溫度840900°C，時(shí)間3040分鐘；然后噴水冷卻。熱處理目的是為了進(jìn)一步細(xì)化晶粒，消除殘余應(yīng)力。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有下述優(yōu)點(diǎn)強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度Rm>510N/mn^，屈服強(qiáng)度RpO.2>450N/mm2;因而同等尺寸的零件具有更高的承載能力和使用壽命。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的高強(qiáng)度超細(xì)晶粒合金結(jié)構(gòu)鋼，含有重量百分比的下述成分碳O.130.20%、硅0.150.48%、錳1.151.60%、磷《0.030%、硫《0.030%、鋁0.0150.055%、鈮0.0200.040%、釩0.0300.060%及平衡量的鐵，其中磷與硫總和《0.045%。具體的生產(chǎn)方法如圖1中所示，包括以下次序的工藝步驟鋼管熱軋一精確冷撥管材一冷撥精確成型一熱處理，下面對各工序詳述如下(1)鋼管熱軋是將按配方冶煉的鋼材通過熱軋成圓管或方管毛鋼坯；(2)精確冷撥管材使管材壁厚均勻及細(xì)化晶粒；(3)冷拔精確成型是采用機(jī)械方法，利用大變形比將毛鋼坯冷撥至設(shè)計(jì)尺寸，同時(shí)使晶粒細(xì)化；如可將圓形管在模具中冷拔成方形管、三角形管等；(4)熱處理正火，溫度840900°C，時(shí)間30_40分鐘；然后噴水冷卻。熱處理目的是為了進(jìn)一步細(xì)化晶粒，消除殘余應(yīng)力。熱處理后的金相晶粒度可達(dá)9級以上。實(shí)施例1鋼材的化學(xué)成分(質(zhì)量％)C=0.13、Si=0.15、Mn=1.15、P=0.030、S=0.015、Al=0.015、Nb=0.020、V=0.030;生產(chǎn)方法是熱軋成圓形毛鋼坯管，精確冷撥圓形管材，冷拔至要求形狀和尺寸，在溫度85(TC正火，時(shí)間35分鐘，然后噴水冷卻；性能測試數(shù)據(jù)見表l。實(shí)施例2鋼材的化學(xué)成分(質(zhì)量％)C=0.20、Si=0.48、Mn=1.60、P=0.020、S=0.015、Al=0.055、Nb=0.040、V=0.060;生產(chǎn)方法是熱軋成圓形毛鋼坯管，精確冷撥圓形管材，冷拔至要求形狀和尺寸，在溫度86(TC正火，時(shí)間32分鐘，然后噴水冷卻；性能測試數(shù)據(jù)見表l。實(shí)施例3鋼材的化學(xué)成分(質(zhì)量％)C=0.20、Si=0.15、Mn=1.60、P=0.010、S=0.030、Al=0.055、Nb=0.040、V=0.060;生產(chǎn)方法是熱軋成圓形毛鋼坯管，精確冷撥圓形管材，冷拔至要求形狀和尺寸，在溫度88(TC正火，時(shí)間32分鐘，然后噴水冷卻；性能測試數(shù)據(jù)見表l。實(shí)施例4鋼材的化學(xué)成分(質(zhì)量％)C=0.15、Si=0.30、Mn=1.30、P=0.020、S=0.020、Al=0.030、Nb=0.030、V=0.040;生產(chǎn)方法是熱軋成圓形毛鋼坯管，精確冷撥圓形管材，冷拔至要求形狀和尺寸，在溫度90(TC正火，時(shí)間38分鐘，然后噴水冷卻；性能測試數(shù)據(jù)見表l。實(shí)施例5鋼材的化學(xué)成分(質(zhì)量％)C=0.18、Si=0.35、Mn=1.20、P=0.010、S=0.030、Al=0.040、Nb=0.030、V=0.040;生產(chǎn)方法是熱軋成圓形毛鋼坯管，精確冷撥圓形管材，冷拔至要求形狀和尺寸，在溫度85(TC正火，時(shí)間40分鐘，然后噴水冷卻；性能測試數(shù)據(jù)見表l。實(shí)施例6鋼材的化學(xué)成分(質(zhì)量％)C=0.13、Si=0.30、Mn=1.60、P=0.020、S=0.020、Al=0.030、Nb=0.030、V=0.040;生產(chǎn)方法是熱軋成圓形毛鋼坯管，精確冷撥圓形管材，冷拔至要求形狀和尺寸，在溫度87(TC正火，時(shí)間35分鐘，然后噴水冷卻；性能測試數(shù)據(jù)見表l。實(shí)施例7鋼材的化學(xué)成分(質(zhì)量％)C=0.20、Si=0.15、Mn=1.15、P=0.010、S=0.010、A1=0.015、Nb=0.030、V=0.030;生產(chǎn)方法是熱軋成圓形毛鋼坯管，精確冷撥圓形管材，冷拔至要求形狀和尺寸，在溫度86(TC正火，時(shí)間39分鐘，然后噴水冷卻；性能測試數(shù)據(jù)見表l。實(shí)施例8鋼材的化學(xué)成分(質(zhì)量％)C=0.15、Si=0.30、Mn=1.15、P=0.010、S=0.020、Al=0.050、Nb=0.030、V=0.020;生產(chǎn)方法是熱軋成圓形毛鋼坯管，精確冷撥圓形管材，冷拔至要求形狀和尺寸，在溫度84(TC正火，時(shí)間40分鐘，然后噴水冷卻；性能測試數(shù)據(jù)見表l。實(shí)施例9鋼材的化學(xué)成分(質(zhì)量％)C=0.15、Si=0.40、Mn=1.50、P=0.020、S=0.020、Al=0.030、Nb=0.030、V=0.060;生產(chǎn)方法是熱軋成圓形毛鋼坯管，精確冷撥圓形管材，冷拔至要求形狀和尺寸，在溫度875t:正火，時(shí)間36分鐘，然后噴水冷卻；性能測試數(shù)據(jù)見表l。實(shí)施例10鋼材的化學(xué)成分(質(zhì)量％)C=0.18、Si=0.42、Mn=1.50、P=0.010、S=0.010、A1=0.040、Nb=0.030、V=0.050;生產(chǎn)方法是熱軋成圓形毛鋼坯管，精確冷撥圓形管材，冷拔至要求形狀和尺寸，在溫度89(TC正火，時(shí)間34分鐘，然后噴水冷卻；性能測試數(shù)據(jù)見表l。表1不同配方性能測試表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>本發(fā)明的高強(qiáng)度超細(xì)晶粒合金結(jié)構(gòu)鋼特別適合用在車輛的車軸軸梁管，在采用同等尺寸的情況下，可將車輛的承載能力提高50%以上，并且可以延長軸梁管的使用壽命。權(quán)利要求一種高強(qiáng)度超細(xì)晶粒合金結(jié)構(gòu)鋼，其特征是含有質(zhì)量百分比的下述成分碳0.13～0.20％、硅0.15～0.48％、錳1.15～1.60％、磷≤0.030％、硫≤0.030％、鋁0.015～0.055％、鈮0.020～0.040％、釩0.030～0.060％及平衡量的鐵，其塑性變形為0.2％時(shí)的屈服強(qiáng)度超過450N/mm2。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金結(jié)構(gòu)鋼，其特征是所述的磷與硫總和《0.045%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度超細(xì)晶粒合金結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)方法，該合金結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)方法包括以下次序的工藝步驟(1)鋼管熱軋；(2)精確冷撥管材，使管材壁厚均勻及細(xì)化晶粒；(3)冷拔精確成型，采用冷撥工藝，用機(jī)械的方法形成各種形狀的管材及細(xì)化晶粒；(4)熱處理溫度840900°C，時(shí)間3040分鐘；然后噴水冷卻。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度超細(xì)晶粒合金結(jié)構(gòu)鋼在車輛上的應(yīng)用。全文摘要本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度超細(xì)晶粒合金結(jié)構(gòu)鋼及其生產(chǎn)方法和應(yīng)用，該合金結(jié)構(gòu)鋼含有質(zhì)量百分比的下述成分碳0.13～0.20％、硅0.15～0.48％、錳1.15～1.60％、磷≤0.030％、硫≤0.030％、鋁0.015～0.055％、鈮0.020～0.040％、釩0.030～0.060％及平衡量的鐵，其塑性變形為0.2％時(shí)的屈服強(qiáng)度超過450N/mm2。生產(chǎn)方法是(1)鋼管熱軋；(2)精確冷撥管材，使管材壁厚均勻及細(xì)化晶粒；(3)冷拔精確成型，采用冷撥工藝，用機(jī)械的方法形成各種形狀的管材及細(xì)化晶粒；(4)熱處理正火，溫度840～900℃，時(shí)間30-40分鐘；然后噴水冷卻。本發(fā)明的材料用于汽車車軸軸梁管等零部件中，在尺寸、重量相同的情況下，其承載能力及使用壽命大幅度提高。文檔編號C21D9/08GK101713045SQ20051003389公開日2010年5月26日申請日期2005年4月1日優(yōu)先權(quán)日2005年4月1日發(fā)明者聞?wù)衩魃暾埲?Bpw(梅州)車軸有限公司