CN103014533B - 一种提高50CrVA板簧疲劳寿命的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种提高50CrVA板簧疲劳寿命的工艺方法,包括对50CrVA弹簧扁钢的化学成分的优化设计:由C:0.49%~0.53%、Si:0.20%~0.30%、Mn:0.65%~0.75%、Cr:0.90%~1.05%、V:0.11%~0.15%、Al:0.006%~0.009%、P:0.018%~0.020%、S:0.016%~0.020%、Ni:≤0.25%、Cu:≤0.25%组成;对钢中非金属夹杂物的控制及变性处理的方法:①在大钢包长水口与中间包浸入式水口的接头处,采用氩气密封圈密封;出钢带渣量控制在0~5kg/t;控制包钢液的重量≥7t;控制结晶器钢液液面波动在±2mm范围之内;②夹杂物变性处理,在白渣条件下用喂丝机加入SiCa线2.1m/t,钢液的温度为1550℃~1580℃;对板簧的热处理参数:其淬火温度1000℃、回火温度为500℃;抗拉强度≥1300N/mm2、屈服强度≥1200N/mm2、断后伸长率≥11%、断面收缩率≥50%。
Description
技术领域
本发明涉及弹簧扁钢的化学成分设计,尤其是提高板簧的疲劳寿命的工艺方法。针对50CrVA板簧疲劳寿命的提高取得了效果极佳。
背景技术
50CrVA弹簧扁钢是宝钢集团八钢公司近年来开发的新产品,采用GB/T 1222-2007《弹簧钢》的标准组织生产,主要用于制作重型汽车用板簧;本产品开发生产的最大难点是板簧的疲劳寿命低,达不到我国汽车制造行业的相关标准要求。汽车行业要求板簧的疲劳寿命≥8万次,但过去生产的50CrVA板簧的疲劳寿命仅有3~5万次,疲劳寿命不能满足汽车行业要求。检索文献中未披露关于提高50CrVA板簧疲劳寿命的详实研究内容。
本发明通过对50CrVA弹簧钢化学成分的优化设计、通过对钢中非金属夹杂物的控制及变性处理、通过热处理工艺参数的设计等方法,使板簧的疲劳寿命达到10万次以上,产生了非常显著的效果,拓展了市场销售前景。
发明内容
本发明的目的在于:解决50CrVA板簧的疲劳寿命低的难题,使板簧的疲劳寿命满足汽车制造行业≥8万次的标准要求,为企业增加产值、创造效益。
本发明目的是这样实现的:一种提高50CrVA板簧疲劳寿命的工艺方法,包括熔炼钢的化学成分的优化设计,对钢中非金属夹杂物的控制及变性的处理,以及对弹簧扁钢的热处理工艺,按步骤实施:
对50CrVA弹簧扁钢的化学成分设计:由C:0.49%~0.53%、Si:0.20%~0.30%、Mn:0.65%~0.75%、Cr:0.90%~1.05%、V :0.11%~0.15%、Al: 0.006%~0.009%、P:0.018%~0.020% 、S:0.016%~0.020%、Ni:≤0.25%、Cu:≤0.25%组成;
对钢中非金属夹杂物的控制及变性处理:
①在大钢包长水口与中间包浸入式水口的接头处,采用氩气密封圈密封,防止钢水二次氧化;防止出钢带渣,带渣量控制在0~5kg/t;防止气体、覆盖剂、钢渣由于液面过低而卷入结晶器,控制包钢液的重量≥7t;防止保护渣 、气体卷入连铸坯,控制结晶器钢液液面波动在±2mm范围之内;
②夹杂物变性处理,即出钢时向钢包内加入SiCa合金或SiAlCaBa合金1.5-2.5kg/t,合金的粒度为20mm~100mm,钢水温度为1600℃~1650℃;LF炉出钢前,在白渣条件下用喂丝机加入SiCa线2.1m/t,钢液的温度为1550℃~1580℃;
对板簧的热处理工艺参数的设计:
其淬火温度1000℃、淬火介质的油、回火温度为500℃、回火介质为水;抗拉强度≥1300N/mm2、屈服强度≥1200N/mm2、断后伸长率≥11%、断面收缩率≥50%。
所述的方法,使板簧的疲劳寿命达到汽车行业≥8万次的标准要求。
本发明一是对50CrVA弹簧钢的碳、锰、铬的化学成分范围进行了调整,由中下线调整为中上限;为了细化晶粒、提高钢的脱氧效果,钢中添加了一定量铝元素,最终形成了新的50CrVA的化学成分;二是采用氩气密封保护浇注,防止钢水二次氧化;严禁带渣出钢,严格控制中包液面高度防止气体、覆盖剂、钢渣卷入结晶器;严格控制结晶器钢液液面波动,以免将保护渣 、气体卷入铸坯;对钢液进行钙处理,可防止铝镇静钢中链状氧化物的形成, MnS夹杂基本消除,钢中的硫化物和氧化物球化并弥散均匀分布,使有害夹杂物变为无害夹杂物;三是对弹簧扁钢的热处理工艺的改进,使产品的疲劳寿命大幅提高,有独到之处,彰显技术进步。
附图说明
本发明对照附图作进一步说明。
附图为非金属夹杂物变性处理的数量、形状、分布情况比较图;图 1—未进行变性处理的钢中的非金属夹杂物为链状、条状 ;图2—进行了变性处理的钢中的非金属夹杂物为点状、球状;
如图所示:经过变性处理后,非金属夹杂物的数量明显减少,呈现出点状、弥散分布的状态,有利于板簧疲劳寿命的提高。
具体实施方式
本发明对照实施例作进一步说明。
本发明的操作熔炼步骤与技术要点控制:
一、对其熔炼钢的化学成分的优化设计
以质量百分数配制,由C: 0.50%;Si: 0.25%;Mn: 0.65%;Cr: 0.90%;V :0.12%;Al: 0.007%;P: 0.018%;S: 0.018%;Ni:≤0.25%;Cu:≤0.25%组成;
二、对熔炼钢夹杂物控制及变性处理方法
(1)在大钢包长水口与中间包浸入式水口的接头处,采用氩气密封圈密封,防止钢水与空气接触而发生二次氧化;
(2)严禁出钢带渣,出钢时的带渣量控制在≤3kg/t;
(3)严格控制中包钢液重量≥7t,防止气体、覆盖剂、钢渣由于液面过低而卷入结晶器;
(4)严格控制结晶器钢液液面波动在±2mm范围之内,以免将保护渣 、气体卷入连铸坯;
(5)夹杂物变性处理,即出钢时向钢包内加入SiCa合金或SiAlCaBa合金2.5kg/t,合金的粒度为60mm,钢水温度为1600℃;LF炉出钢前,在白渣条件下用喂丝机加入SiCa线2.1m/t,钢液的温度要求为1585℃。
三、对板簧的热处理工艺参数的设计
热处理的淬火温度1000℃、淬火介质为油、回火温度500℃、回火介质为水。抗拉强度≥1300N/mm2、屈服强度≥1200N/mm2、断后伸长率≥11%、断面收缩率≥50%。
Claims (1)
1.一种提高50CrVA板簧疲劳寿命的工艺方法,其特征在于:包括熔炼钢的化学成分的优
化设计,对钢中非金属夹杂物的控制及变性处理的新方法,对弹簧扁钢的热处理工艺参数的设计:
①50CrVA弹簧扁钢的化学成分的优化设计:由C: 0.49%~0.53%、Si: 0.20%~0.30%、Mn: 0.65%~0.75%、Cr: 0.90%~1.05%、V :0.11%~0.15%、Al: 0.006%~0.009%、P: 0.018%~0.020% 、S: 0.016%~0.020%、Ni:≤0.25%、Cu:≤0.25%组成;
对钢中非金属夹杂物的控制及变性处理的新方法:
②在大钢包长水口与中间包浸入式水口的接头处,采用氩气密封圈密封,防止钢水二次氧化;防止出钢带渣,带渣量控制在0~5kg/t;防止气体、覆盖剂、钢渣由于液面过低而卷入结晶器,控制包钢液的重量≥7t;防止保护渣 、气体卷入连铸坯,控制结晶器钢液液面波动在±2mm范围之内;
③夹杂物变性处理,即出钢时向钢包内加入SiCa合金或SiAlCaBa合金1.5-2.5kg/t,合金的粒度为20mm~100mm,钢水温度为1600℃~1650℃;LF炉出钢前,在白渣条件下用喂丝机加入SiCa线2.1m/t,钢液的温度为1550℃~1580℃;
对板簧的热处理工艺参数的设计:
淬火温度1000℃、淬火介质的油、回火温度为500℃、回火介质为水;抗拉强度≥1300N/mm2、屈服强度≥1200N/mm2、断后伸长率≥11%、断面收缩率≥50%。
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