專利名稱：自動(dòng)變速器磨擦片用鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磨擦片用鋼及其制造方法，特別涉及一種自動(dòng)變速器磨擦片用鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
經(jīng)檢索，磨擦片方面專利基本集中在磨擦片在離合器使用方面，在磨擦片鋼鐵材料方面上本身沒有查找到專利。目前一些冷軋鋼板材料主要用于沖壓加工，要求材料沖壓加工性能好，有的材料對鋼板要求一定的硬度，材料硬度一般在HRB小于60以下，但該類鋼種若用于磨擦片則磨耗較大，離合器使用壽命很短，不適合做離合器磨擦片。有的全硬材料，由于標(biāo)準(zhǔn)全硬鋼板硬度要求HRB大于85以上，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)一般都采用0.01～0.05％碳含量的材料，硬度(HRB)在85～90左右，硬度也偏低，磨擦片磨耗也較大，不太適合做離合器的磨擦片。也有一些高碳鋼碳大于0.2％以上的材料若做成軋硬態(tài)硬度過高，影響沖壓模具和加速離合器其它部件的磨損，從而影響離合器的整體壽命。面向二十一世紀(jì)的汽車更需要安全性、輕量化、舒適性及可回收性，并且價(jià)格便宜制造成本低，為此相應(yīng)地對材料品種、質(zhì)量有更高的要求。自動(dòng)變速轎車中非常關(guān)鍵的裝置----自動(dòng)離合器，衡量離合器壽命即要求汽車行駛2000000英里而不更換的重要部件磨擦片。該零件用于離合器內(nèi)部，約30片組成一組，鋼片和鋼片之間有一層紙，紙與鋼片之間有一層油膜隔離，這層堅(jiān)韌的膜不讓鋼板和紙接觸減少磨損。它要求材料1、較高的合理的硬度，達(dá)到一定的耐磨性。一般一組磨擦片一般磨耗達(dá)3mm就報(bào)廢。2、較高的光潔度。因?yàn)榇植诒砻嬗袩o數(shù)溝坑和尖峰，它不僅破壞結(jié)合膜而且劃傷鋼片和加快磨擦片的磨損。3、表面質(zhì)量好，表面不得有影響磨擦片建膜的表面缺陷，如劃傷，翹皮等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有較好的耐磨性能，同時(shí)具有良好的沖裁性和使用適合性的自動(dòng)變速器磨擦片用鋼及其制造方法。解決現(xiàn)有磨擦片耐磨性差的技術(shù)問題。本發(fā)明的技術(shù)方案為自動(dòng)變速器磨擦片用鋼，其化學(xué)元素組成成分的重量百分比為C0.15~0.20％Si≤0.3％
Mn0.5~1.0％P≤0.025％S≤0.015％Al≤0.1％其余為鐵和不可避免的夾雜。
自動(dòng)變速器磨擦片用鋼制造方法，按上述配比材料經(jīng)鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐后精練、熱軋、酸洗、冷軋軋制、精整成成品卷。其中熱軋控制加熱溫度≤1270℃，終軋溫度830～910℃，卷取溫度300～640℃；冷軋軋制控制變形量為40～60％；其它按常規(guī)工藝進(jìn)行。得到產(chǎn)品的硬度為HRB90~110，粗糙度Ra≤0.6μm。
本發(fā)明成分設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝控制原理為根據(jù)磨擦片的特性和要求，重點(diǎn)設(shè)計(jì)一套化學(xué)成分、熱軋、冷軋的工藝以達(dá)到一定材料硬度和較小的粗糙度。為了得到耐磨性好可以通過提高硬度來實(shí)現(xiàn)，但硬度過分的提高對沖裁加工不利。為了達(dá)到要求的硬度，可通過調(diào)整化學(xué)成分、變形量，提高化學(xué)成分如C、Mn、Si等元素都可以提高硬度，但C、Mn、Si過高增加軋制難度，限制軋制厚度和寬度，提高變形量同樣增加控制板形等難度。由于粗糙度越大磨耗也越大，所以在軋制時(shí)盡量把粗糙度往下限控制。厚度公差目前主要通過換輥和設(shè)備維護(hù)保證。各工序工藝要求如下1.化學(xué)成分C鋼種的C含量控制在0.15~0.20％，C在材料中以間隙原子和滲碳體的形態(tài)存在，在鋼中具有很強(qiáng)的強(qiáng)化作用，碳太低硬度也降低(見附圖1)，耐磨性差，也容易進(jìn)入包晶區(qū)(C0.08~0.14％)，會(huì)產(chǎn)生板坯裂紋。碳太高硬度過高，對沖壓模具等影響較大，而且硬度過高，與變速器其他部件匹配不利。Si使塑性下降，強(qiáng)度提高的元素，Si容易在熱軋時(shí)產(chǎn)生低融點(diǎn)的SiO2.FeO共晶系的氧化鐵皮，在熱軋用高壓水難以清除，從而殘留在熱軋鋼板上呈紅色氧化鐵皮，這種氧化鐵皮深深的咬合在熱軋鋼板上難以酸洗洗掉，因而產(chǎn)生冷軋表面質(zhì)量不良，影響摩擦片和紙之間的油膜的正常建立。為了防止紅色氧化鐵皮一般采用限制Si和加熱爐內(nèi)氣氛控制、提高加熱溫度等措施來實(shí)現(xiàn)。所以Si盡量控制在0.3％以下。
MnMn和C一樣是材料的強(qiáng)化元素，適當(dāng)Mn的添加使材料組織強(qiáng)化，耐磨性增加，對使用有利，加入量過少容易產(chǎn)生表面脆化，產(chǎn)生表面質(zhì)量問題；加入過多不僅對加工不利，而且Mn的過量添加，會(huì)導(dǎo)致Mn的偏析程度增加，對摩擦片的疲勞壽命不利，不過為了減輕Mn的偏析可以通過連鑄二次冷卻水的控制、輕壓下等措施實(shí)現(xiàn)。因此Mn控制在0.5~1.0％。
P、SP、S越低加工性越好，P可以提高材料的強(qiáng)度，但P會(huì)導(dǎo)致材料的脆性，S對材料是有害元素，會(huì)產(chǎn)生夾雜物，影響材料的韌性，特別是對材料的疲勞壽命不利。所以P、S的含量要盡量的低。一般P控制在0.025％以下；S控制在0.015％以下。
AlAl作為脫氧劑在煉鋼時(shí)添加，小于0.1％時(shí)鋼水中夾雜物增多，特別是SiO2的夾雜物增加，導(dǎo)致加工性能變差，大于0.1％的添加量效果基本飽和。2.熱軋本發(fā)明的材料經(jīng)過連鑄制成板坯，接著進(jìn)行熱軋.熱軋工藝如下1)、熱軋終軋溫度熱軋終軋溫度采用高于Ar3的溫度進(jìn)行軋制，終軋溫度過高容易產(chǎn)生氧化鐵皮，過低軋制困難，同時(shí)由于過低進(jìn)入二相區(qū)軋制軋制，材料組織和板形等變壞，所以終軋溫度一般控制在830℃~910℃比較好。
2)、卷取溫度冷卻采用一般緩冷，冷卻速度過快，晶粒細(xì)化。卷取溫度如果在150~300℃之間開始產(chǎn)生相變，由于相變時(shí)輥道的冷卻不均勻性產(chǎn)生相變的不均勻性，產(chǎn)生板形不良，所以卷取溫度控制在300℃以上，但卷取溫度達(dá)到640℃產(chǎn)生牢固的氧化鐵皮，從而去除氧化鐵皮較難，容易使氧化鐵皮殘留在鋼板上，造成表面缺陷，卷取溫度300~640℃。
3.冷軋1)、變形量隨著變形量的增加可以提高硬度，但變形量的增加會(huì)增加軋制難度，同時(shí)硬度過高，對模具損傷較大，所以軋制變形量控制在40～60％左右。
硬度(HRB)＝35+0.9×TS………①TS＝0.5×CR+43 ………②TS抗拉強(qiáng)度(kg/mm2)；CR變形量(％)硬度根據(jù)變形量由①和②求得.
粗糙度鋼板粗糙度盡量控制低，從圖2所見，粗糙度越小磨耗越小，鋼板粗糙度小于0.6μm，相應(yīng)地要求用光輥軋制的輥面粗糙度小于0.5μm。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的材料具有較高的合理硬度，可以提高磨擦片的耐磨性，從而可達(dá)到較高使用壽命和較好的使用效果。本發(fā)明生產(chǎn)成本較低，適合工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明與現(xiàn)有一種轎車磨擦片的材料成分、性能比較見下表1

本發(fā)明和比較鋼種之間差距為化學(xué)成分的C、Mn差異較大，本發(fā)明C、Mn含量大于比較鋼種的相應(yīng)成分，以致本發(fā)明硬度較高，因而耐磨性好于比較鋼種。


圖1為材料碳當(dāng)量與硬度關(guān)系2為板坯粗糙度與磨耗關(guān)系3為本發(fā)明材料組織金相照片圖3中組織為軋制狀態(tài)鐵素體和滲碳體，呈細(xì)小纖維狀。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的三個(gè)實(shí)施例和一個(gè)比較例見下表2

實(shí)施例A的工藝控制為熱軋控制加熱溫度≤1270℃，終軋溫度850℃，卷取溫度640℃；冷軋軋制控制變形量為40％。
實(shí)施例B的工藝控制為熱軋控制加熱溫度≤1270℃，終軋溫度880℃，卷取溫度600℃；冷軋軋制控制變形量為50％。
實(shí)施例C的工藝控制為熱軋控制加熱溫度≤1270℃，終軋溫度890℃，卷取溫度560℃；冷軋軋制控制變形量為60％。
表2中的硬度和粗糙度采用通用國標(biāo)測試。磨耗測量是用模擬自動(dòng)離合運(yùn)轉(zhuǎn)過程的測試設(shè)備(非標(biāo)產(chǎn)品)，在轉(zhuǎn)速3600r/min和壓力34Kpa下運(yùn)轉(zhuǎn)30秒一個(gè)周期后測量磨擦片的磨耗值，目前無通用標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.自動(dòng)變速器磨擦片用鋼，其化學(xué)元素組成成分的重量百分比為C0.15~0.20％Si≤0.3％Mn0.5~1.0％P≤0.025％S≤0.015％Al≤0.1％其余為鐵和不可避免的夾雜。
2.權(quán)利要求1所述的自動(dòng)變速器磨擦片用鋼的制造方法，包括以下步驟鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐后精練、熱軋、酸洗、冷軋軋制、精整成成品卷，其特征是其中熱軋控制加熱溫度≤1270℃，終軋溫度830～910℃，卷取溫度300～640℃；冷軋軋制控制變形量為40～60％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磨擦片用鋼及其制造方法，特別涉及一種自動(dòng)變速器磨擦片用鋼及其制造方法。解決現(xiàn)有磨擦片耐磨性差的技術(shù)問題。自動(dòng)變速器磨擦片用鋼，其化學(xué)元素組成成分的重量百分比為C0.15～0.20％，Si≤0.3％，Mn0.5~1.0％，P≤0.025％，S≤0.015％，Al≤0.1％，其余為鐵和不可避免的夾雜。制造方法包括以下步驟鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐后精練、熱軋、酸洗、冷軋軋制、精整成成品卷，其特征是其中熱軋控制加熱溫度≤1270℃，終軋溫度830～910℃，卷取溫度300～640℃；冷軋軋制控制變形量為40～60％。主要用于生產(chǎn)轎車自動(dòng)變速器磨擦片。
文檔編號(hào)C22C33/04GK1884603SQ200510027069
公開日2006年12月27日 申請日期2005年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月23日
發(fā)明者班必俊 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司