工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)用非調(diào)質(zhì)鋼及制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及軋鋼技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)用非調(diào)質(zhì)鋼及 制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于對(duì)強(qiáng)度和耐磨性等參數(shù)的要求，目前大型工程機(jī)械和卡車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)大部分 零部件均使用鋼鐵材料。隨著現(xiàn)代工程機(jī)械產(chǎn)品功率越來(lái)越大，機(jī)械結(jié)構(gòu)的自身重量也增 加。而重量的增加則導(dǎo)致機(jī)械結(jié)構(gòu)工作的靈活性受到影響，為了有效的降低機(jī)械結(jié)構(gòu)的自 身重量，需要使用高強(qiáng)度且輕量化的新材料。采用高強(qiáng)度且輕量化的材料可以提高零部件 整體運(yùn)行性能，減少動(dòng)力損耗，相應(yīng)提高輸出動(dòng)力比，使機(jī)械運(yùn)行的效率提高。
[0003] 非調(diào)質(zhì)鋼是一種通過(guò)采用微合金化技術(shù)與控軋鍛控冷工藝相結(jié)合，省去了調(diào)質(zhì)處 理工序來(lái)制造生產(chǎn)的節(jié)能環(huán)保型材料。目前非調(diào)質(zhì)鋼已經(jīng)廣泛應(yīng)用于乘用車(chē)領(lǐng)域，但由于 成本等因素的制約，其在工程機(jī)械及卡車(chē)上的應(yīng)用尚未普及。尤其在國(guó)內(nèi)受冶金質(zhì)量和制 造水平的限制，目前尚沒(méi)有適用于工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的非調(diào)質(zhì)鋼。
[0004] 因此，如何提供適用于工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的非調(diào)質(zhì)鋼就成為亟待解決的問(wèn) 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有適用于工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的非調(diào)質(zhì)鋼的問(wèn)題，本發(fā)明 提供了一種工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)用非調(diào)質(zhì)鋼一種工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的非調(diào)質(zhì) 鋼，所述非調(diào)質(zhì)鋼的碳含量在0.38-0. 44% (重量），娃含量在0.2-0. 4% (重量），猛含量 在L 4-1. 6 % (重量），硫含量在0· 045-0. 075 % (重量），鉻含量在0· 2-0. 6 %，釩含量在 0.01-0.08% (重量），鈮含量在0.01-0. 03% (重量），鈦含量在0.01-0. 03% (重量），
[0006] 所述非調(diào)質(zhì)鋼的鉬含量大于0. 2% (重量），磷含量大于0. 03% (重量），銅含量 大于0.3% (重量），鎳含量大于0.2% (重量）。
[0007] 所述非調(diào)質(zhì)鋼的金相組織為鐵素體加珠光體組織。
[0008] 所述非調(diào)質(zhì)鋼的抗拉強(qiáng)度為800-950MPa。
[0009] 所述非調(diào)質(zhì)鋼的0. 2%規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度為500MPa以上。
[0010] 本發(fā)明還提供了一種制造所述的工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的非調(diào)質(zhì)鋼的方 法，包括：主化學(xué)成分添加釩、鈮、鈦后，采用開(kāi)鍛溫度1090-118(TC進(jìn)行鍛造，終鍛溫度 930-1050 °C進(jìn)行冷卻。
[0011] 所述開(kāi)鍛溫度為IKKTC。
[0012] 所述終鍛溫度為950 °C。
[0013] 本發(fā)明的工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)用非調(diào)質(zhì)鋼及制造方法可以獲得性能上超過(guò) Cr調(diào)質(zhì)鋼的非調(diào)質(zhì)鋼。并且本發(fā)明的非調(diào)質(zhì)鋼不僅強(qiáng)度達(dá)到了調(diào)質(zhì)鋼的水平，而且其疲勞 強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)調(diào)質(zhì)鋼，可以有效的提高工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的安全性和可靠性，可以 創(chuàng)造很好的經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā) 明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015] 圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的疲勞試驗(yàn)用非調(diào)制鋼試樣的金相圖；
[0016] 圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的非調(diào)質(zhì)鋼半軸樣品照片；
[0017] 圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的非調(diào)質(zhì)鋼制半軸樣品1#的損壞照片；
[0018] 圖4A為本發(fā)明工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的非調(diào)質(zhì)鋼在20°C/S的冷速條件下的奧 氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變組織金相圖；
[0019] 圖4B為本發(fā)明工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的非調(diào)質(zhì)鋼在8°C /S的冷速條件下的奧 氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變組織金相圖；
[0020] 圖4C為本發(fā)明工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的非調(diào)質(zhì)鋼在4°C /S的冷速條件下的奧 氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變組織金相圖；
[0021] 圖4D為本發(fā)明工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的非調(diào)質(zhì)鋼在2°C /S的冷速條件下的奧 氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變組織金相圖；
[0022] 圖4E為本發(fā)明工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的非調(diào)質(zhì)鋼在I. 5°C /S的冷速條件下的 奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變組織金相圖；
[0023] 圖4F為本發(fā)明工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的非調(diào)質(zhì)鋼在1°C /S的冷速條件下的奧 氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變組織金相圖；
[0024] 圖4G為本發(fā)明工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的非調(diào)質(zhì)鋼在0. 5°C /S的冷速條件下的 奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變組織金相圖；
[0025] 圖4H為本發(fā)明工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的非調(diào)質(zhì)鋼在0. 15°C/S的冷速條件下的 奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變組織金相圖；
[0026] 圖41為本發(fā)明工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的非調(diào)質(zhì)鋼在0. 05°C /S的冷速條件下的 奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變組織金相圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附 圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明 一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有 作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0028] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的非調(diào)質(zhì)鋼可以包括：非調(diào) 質(zhì)鋼的碳含量在〇. 38-0. 44% (重量），硅含量在0. 2-0. 4% (重量），錳含量在1. 4-1. 6% (重量），硫含量在〇· 045-0. 075 % (重量），鉻含量在0· 2-0. 6 %，釩含量在0· 01-0. 08 % (重量），鈮含量在0.01-0. 03% (重量），鈦含量在0.01-0. 03% (重量）。
[0029] 非調(diào)質(zhì)鋼的鉬含量大于〇· 2% (重量），磷含量大于0· 03% (重量），銅含量大于 0· 3 % (重量），鎳含量大于0· 2 % (重量）。
[0030] 具體的，碳是影響鋼材性能的重要元素，鋼材碳含量的不同，相應(yīng)的鋼材特性也就 不同。碳含量的提高可以有效的提高鋼材的強(qiáng)度，但是碳含量過(guò)高則會(huì)降低鋼材的沖擊韌 性和疲勞性能。發(fā)明人通過(guò)實(shí)驗(yàn)和研宄，將碳含量設(shè)計(jì)成0.38-0. 44% (重量），可以使非 調(diào)質(zhì)鋼有效的滿(mǎn)足工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求。
[0031] 根據(jù)工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)所用調(diào)質(zhì)鋼的性能要求，發(fā)明人通過(guò)實(shí)驗(yàn)和結(jié)合多 年積累的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步確定了非調(diào)制鋼的化學(xué)成分。由于鉻（Cr)能夠有效的提高鋼材 的強(qiáng)度，并能夠使鋼材表面鈍化，具有一定的抗氧化和抗腐蝕的能力。為保證非調(diào)質(zhì)鋼的力 學(xué)性能指標(biāo)，本實(shí)施例將非調(diào)質(zhì)鋼的鉻含量設(shè)計(jì)為0.2-0. 6% (重量）。錳（Mn)能改善基 體組織鐵素體和珠光體的沖擊韌性，削弱和消除硫的不良影響，具有固熔強(qiáng)化作用，其能夠 提高鋼材的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。根據(jù)工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)所用調(diào)質(zhì)鋼的需要，本實(shí) 施例的非調(diào)質(zhì)鋼的錳含量設(shè)計(jì)成1. 4-1. 6% (重量）。
[0032] 硫（S) -般被認(rèn)為是影響鋼材性能的有害元素，其會(huì)引起鋼材產(chǎn)生"熱脆"現(xiàn)象。 另外鋼中的硫含量的增加也會(huì)引起硫化物夾雜增多，相應(yīng)降低鋼材的塑韌性。但是硫元素 能夠改善鋼材的易切削性，剛才中良好的硫化物分布可以使鋼材在車(chē)加工過(guò)程中更好的進(jìn) 行斷肩，帶走由于車(chē)加工所產(chǎn)生的熱量，從而省去冷卻水，更加的有利于節(jié)能環(huán)保，有利于 零件的制造。基于上述考慮，本實(shí)施例的非調(diào)質(zhì)鋼的硫含量設(shè)計(jì)成〇. 045-0. 075% (重量）， 以使非調(diào)質(zhì)鋼具備良好的切削性能。
[0033] 釩（V)是最常用且有效的微合金化強(qiáng)化元素，它能以V(C，N)在奧氏體晶界的鐵素 體析出釘扎奧氏體晶界，從而細(xì)化鋼材的組織和晶粒，進(jìn)而提高鋼材的綜合力學(xué)性能。本實(shí) 施例的非調(diào)質(zhì)鋼添加了 0.01-0. 08% (重量）的釩來(lái)提高非調(diào)質(zhì)鋼的綜合力學(xué)性能。
[0034] 在鋼材中加入微量鈮（Nb)合金，在鋼材的加熱過(guò)程中可以提高晶粒粗化溫度，阻 止奧氏體晶粒長(zhǎng)大。在熱變形過(guò)程中，鈮的碳化物能阻止再結(jié)晶后晶粒長(zhǎng)大，使晶粒細(xì)化， 擴(kuò)大奧氏體未再結(jié)晶區(qū)。從而使相變后鐵素體晶粒細(xì)化。此外通過(guò)鐵素體基體中的微細(xì)碳 化鈮（NbC)的析出強(qiáng)化和鈮造成的晶粒細(xì)化效果，相應(yīng)起到強(qiáng)化的作用。鈦（Ti)是縮小γ 相區(qū)元素和強(qiáng)化鐵素體的元素，它和炭、氧、氮都有極大的親和力，并能形成穩(wěn)定的化合物， 鋼材中加入微量的鈦可以起到細(xì)化晶粒和防止鋼錠出現(xiàn)裂紋缺陷的作用。本實(shí)施例的非調(diào) 質(zhì)鋼添加0.01-0. 03% (重量）的鈮和0.01-0. 03% (重量）的鈦來(lái)細(xì)化晶粒，提高非調(diào)質(zhì) 鋼的綜合力學(xué)性能，使其滿(mǎn)足工程機(jī)械及卡車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的使用要求。
[0035] 表1是發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中選擇的三組組分配比不同的實(shí)驗(yàn)材料的各元素的重 量百分比。
[0036] 表1三種實(shí)驗(yàn)材料的各元素重量百分比
[0037]
[0038] 表2是發(fā)明人針對(duì)上述三種實(shí)驗(yàn)材料與40Cr調(diào)質(zhì)鋼的力學(xué)性能對(duì)比。
[0039] 表2三種實(shí)驗(yàn)材料與40Cr調(diào)質(zhì)鋼的力學(xué)性能對(duì)比
[0040]
[0041] 由表2可以看出，本實(shí)施例的三種實(shí)驗(yàn)非調(diào)質(zhì)鋼材料的性能均超過(guò)了 40Cr調(diào)質(zhì)鋼 的性能。
[0042] 圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的疲勞試驗(yàn)用非調(diào)制鋼試樣的金相圖，如圖1所示， 本發(fā)明的疲勞試驗(yàn)用非調(diào)制鋼從熱軋態(tài)的棒材上截取旋轉(zhuǎn)彎曲