CN109666863A - 曲轴材料的制备方法、曲轴材料、曲轴、发动机及应用 - Google Patents

曲轴材料的制备方法、曲轴材料、曲轴、发动机及应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于曲轴材料制造工艺技术领域，涉及一种曲轴材料的制备方法、曲轴材料、曲轴、发动机及应用。本发明提供的一种曲轴材料的制备方法，包括：(a)依次采用电炉炼钢、炉外精炼和真空脱气的工艺对炉料进行冶炼，得到钢液；(b)将钢液浇注成钢锭并锻造，得到锻材；(c)将锻材进行热处理，得到曲轴材料；其中，所述炉外精炼中，包括一次性喂Al线的步骤。该方法使钢液脱氧良好，最终确保制得的曲轴材料氧含量低、夹杂物水平低，保证了曲轴材料的内部质量。此外，该方法工艺简单，实用性强，适用于大规模工业化生产。本发明提供的曲轴以上述曲轴材料为原料制得，可广泛应用在轮船、汽车及机械等不同的领域。

Description

曲轴材料的制备方法、曲轴材料、曲轴、发动机及应用
技术领域
本发明属于曲轴材料制造工艺技术领域，具体而言，涉及一种曲轴材料的制备方法、曲轴材料、曲轴、发动机及应用。
背景技术
曲轴是发动机中最重要的部件。它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。就船用曲轴来说，船体再大、技术再先进的船，没有技术规格过硬的“轴”就下不了水。在使用过程中，曲轴会受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使其承受弯曲扭转载荷，因此要求曲轴有足够的强度和刚度。此外，对于曲轴的纯净度、细晶、组织等也有较高的要求。因此，如何制造出符合要求的曲轴材料仍是亟待解决的问题。
鉴于此，特提出本发明以解决上述技术问题中的至少一个。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种曲轴材料的制备方法，该方法工艺简单，实用性强，适用于大规模工业化生产。
本发明的第二目的在于提供一种曲轴材料，该曲轴材料N、H和O等非金属杂质含量低，性能好，具有广阔的市场前景。
本发明的第三目的在于提供一种曲轴，该曲轴抗拉强度高，纯净度高，晶粒度细。
本发明的第四目的在于提供一种包括所述曲轴的发动机。
本发明的第五目的在于提供一种所述曲轴在轮船、汽车或机械领域中的应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
根据本发明的一个方面，提供一种曲轴材料的制备方法，包括：
(a)依次采用电炉炼钢、炉外精炼和真空脱气的工艺对炉料进行冶炼，得到钢液；
(b)将钢液浇注成钢锭并锻造，得到锻材；
(c)将锻材进行热处理，得到曲轴材料；
其中，所述炉外精炼中，包括一次性喂Al线的步骤。
作为进一步优选技术方案，所述一次性喂Al线中，Al线的质量占炉料质量的0.05-0.07％，优选为0.06-0.07％。
作为进一步优选技术方案，炉外精炼中在一次性喂Al线期间以及前后进行吹氩处理。
作为进一步优选技术方案，所述真空脱气的极限真空度为0-67Pa，优选为0-50Pa；
所述极限真空度保持的时间为15-30min，优选为20-30min。
作为进一步优选技术方案，所述热处理的方式包括等温退火与正火结合的方式。
作为进一步优选技术方案，所述等温退火与正火结合的方式包括如下步骤：将所述锻材冷却至第一温度，加热至第二温度保温，冷却至第三温度保温，冷却至第四温度，加热至第五温度保温，空冷，得到曲轴材料；
优选地，所述第一温度为25-200℃，优选为25-100℃；
优选地，所述第二温度为830-850℃，优选为840-850℃；
优选地，所述第三温度为640-660℃，优选为650-660℃；
优选地，所述第四温度为250-350℃，优选为300-350℃；
优选地，所述第五温度为810-830℃，优选为810-820℃。
根据本发明的另一个方面，还提供一种曲轴材料，采用所述的曲轴材料的制备方法制得；
优选地，所述曲轴材料包括以下质量分数的化学组分：C的含量为0.43-0.46％，Mn的含量为0.7-0.8％，Si的含量为0.17-0.3％，P的含量≤0.012％，S的含量≤0.006％，Cr的含量为0.15-0.25％，Ni的含量为0.25-0.35％，Mo的含量为0.07-0.12％，Cu的含量≤0.2％，Al的含量为0.015-0.04％，H的含量≤0.00015％，O的含量≤0.002％，N的含量≤0.007％，余量为铁。
根据本发明的另一个方面，还提供一种曲轴，主要由所述的曲轴材料的制备方法制得的曲轴材料或所述的曲轴材料制得。
根据本发明的另一个方面，还提供一种包括所述曲轴的发动机。
根据本发明的另一个方面，还提供所述的曲轴在轮船、汽车或机械领域中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的曲轴材料的制备方法，该方法中的炉外精炼工艺，可提高曲轴材料的品质，缩短冶炼时间，优化工艺过程，降低生产成本，特别是在炉外精炼中采用一次性喂Al线的步骤，可使钢液脱氧良好，最终确保制得的曲轴材料氧含量低、夹杂物水平低，保证了曲轴材料的内部质量。此外，该方法工艺简单，实用性强，适用于大规模工业化生产。
2、本发明提供的曲轴材料，采用上述方法制得，该曲轴材料N、H和O等非金属杂质含量低，性能好，具有广阔的市场前景。
3、本发明提供的曲轴以上述曲轴材料为原料制得，该曲轴抗拉强度高、纯净度高、晶粒度细，可广泛应用在轮船、汽车及机械等不同领域中。
具体实施方式
下面将结合实施方式和实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要说明的是：
本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方法可以相互组合形成新的技术方案。
本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。
本发明所公开的“范围”以下限和上限的形式，可以分别为一个或多个下限，和一个或多个上限。
本发明中，除非另有说明，各个反应或操作步骤可以顺序进行，也可以不按照顺序进行。优选地，本文中的方法是顺序进行的。
除非另有说明，本文中所用的专业与科学术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法或材料也可应用于本发明中。
第一方面，在至少一个实施例中提供一种曲轴材料的制备方法，包括：
(a)依次采用电炉炼钢、炉外精炼和真空脱气的工艺对炉料进行冶炼，得到钢液；
(b)将钢液浇注成钢锭并锻造，得到锻材；
(c)将锻材进行热处理，得到曲轴材料；
其中，炉外精炼中，包括一次性喂Al线的步骤。
针对现有技术中符合要求的曲轴材料少的问题，本发明提供了一种曲轴材料的制备方法，在炉外精炼中采用一次性喂Al线的步骤，使钢液脱氧良好，最终确保制得的曲轴材料氧含量低、夹杂物水平低。依据该制备方法制得的曲轴材料品质好，可作为曲轴的原始材料。此外，该方法工艺简单，实用性强，适用于大规模工业化生产。
炉料的主要成分包括废钢和生铁，本发明使用的炉料采用低五害、低P、低S等低残余元素的优质废钢和优质生铁(优质渣铁)。
与现有技术中作为曲轴材料的S44SY钢及45钢相比，本发明提供的曲轴材料在抗拉强度、晶粒度及脆性夹杂等方面有着较大的提升。
电炉炼钢是主要利用电弧热进行冶炼的一种工艺。电炉炼钢的冶炼过程一般分为熔化期、氧化期和还原期，在炉内不仅能形成氧化气氛，还能形成还原气氛，脱磷和脱硫的效率高。
炉外精炼是将初炼过的钢液进行精炼的一种工艺，也称“钢包冶金”或“二次冶金”。实行炉外精炼可提高曲轴材料的品质，缩短冶炼时间，优化工艺过程，降低生产成本。
真空脱气在一座特殊的真空室中进行，其工艺过程为：将钢液吸入真空室中，在两个上升管的侧壁向钢液内吹入氩气，进入真空室的钢液与气体的混合体在高真空的作用下释放出气体，从而实现了脱气。
喂线法是指将密度较小、容易氧化的精炼添加剂做成线材，用喂线机将其投入钢液深处，对钢液进行炉外精炼的一种方法。喂线法可分为钢包喂线法、中间罐喂线法和中注管喂线法等。本发明采用一次性喂Al线的方法，可保证钢液脱氧良好。
“一次性喂Al线”与现有技术中分步喂Al线相比，其优势是：既能保证脱氧良好，又能降低Al2O3类的夹杂风险。
需要说明的是，本发明对于浇注方式和锻造方法并没有特殊限制，采用本领域常规手段即可。
在一种优选的实施方式中，一次性喂Al线中，Al线的质量占炉料质量的0.05-0.07％，优选为0.06-0.07％。
喂Al线的多少对于制得的曲轴材料的品质至关重要，典型但非限制的，在一次性喂Al线中，Al线的质量占炉料的质量可以是0.05％，可以是0.06％，还可以是0.07％。
在一种优选的实施方式中，炉外精炼中在一次性喂Al线期间以及前后进行吹氩处理。
需要说明的是，一次性喂Al线之前进行吹氩处理的目的是提前创造钢液流动的环境；一次性喂Al线期间进行吹氩处理是为了保持钢液的流动，使喂入钢包的Al线能迅速在钢液中分布均匀；一次性喂Al线之后进行吹氩处理的目的是对钢液进行净化，为制得高品质的曲轴材料提供保障。
在一种优选的实施方式中，真空脱气的极限真空度为0-67Pa，优选为0-50Pa；
极限真空度保持的时间为15-30min，优选为20-30min。
需要说明的是，为了保证脱气效果良好，避免制备得到的曲轴材料产生白点和脆裂的倾向，需要控制真空脱气的极限真空度以及极限真空度保持的时间。典型但非限制的，真空脱气的极限真空度在0-67Pa范围内，例如：真空脱气的极限真空度可以为0Pa，5Pa，10Pa，20Pa，30Pa，40Pa，50Pa，60Pa，63Pa，65Pa或67Pa；极限真空度保持的时间可以为15min，20min，25min或30min。
在一种优选的实施方式中，热处理的方式包括等温退火与正火结合的方式。
需要说明的是，等温退火是指以较快的速度冷却在某一温度并在此温度下保温一段时间，随后在空气中冷却的过程；正火是指将钢材加热到临界温度以上并保温一段时间，随后在空气中冷却的过程。本发明采用等温退火与正火结合的热处理方式，可使钢液的组织按照所需要的组织进行转变，能充分控制有害的魏氏组织和带状组织的含量，使其级别达到所需的要求，并得到需要的细的铁素体和珠光体。
在一种优选的实施方式中，等温退火与正火结合的方式包括如下步骤：将锻材冷却至第一温度，加热至第二温度保温，冷却至第三温度保温，冷却至第四温度，加热至第五温度保温，空冷，得到曲轴材料；
优选地，第一温度为25-200℃，优选为25-100℃；
优选地，第二温度为830-850℃，优选为840-850℃；
优选地，第三温度为640-660℃，优选为650-660℃；
优选地，第四温度为250-350℃，优选为300-350℃；
优选地，第五温度为810-830℃，优选为810-820℃。
需要说明的是，当温度冷却至第一温度后应当立即升温至第二温度，当温度冷却至第四温度后应当立即升温至第五温度；
应当理解的是，热处理的条件(温度及保温时间)同样是影响曲轴材料品质的重要因素，因此，需要合理选择温度及保温时间的范围。典型但非限制的，第一温度可以是25℃，50℃，70℃，100℃，130℃，150℃，170℃或200℃；第二温度可以是830℃，835℃，840℃，845℃或850℃；第三温度可以是640℃，645℃，650℃，655℃或660℃；第四温度可以是250℃，260℃，270℃，280℃，290℃，300℃，310℃，320℃，330℃，340℃或350℃；第五温度可以是810℃，815℃，820℃，825℃或830℃；
在第二温度的保温时间可以是5h，6h，7h，8h或9h；在第三温度的保温时间可以是18h，19h，20h，21h或22h；在第五温度的保温时间可以是5h，6h，7h，8h或9h。
第二方面，在至少一个实施例中提供一种曲轴材料，采用曲轴材料的制备方法制得。
本发明提供的曲轴材料，采用上述方法制得，该曲轴材料N、H和O等非金属杂质含量低，性能好，具有广阔的市场前景。
在一种优选的实施方式中，曲轴材料包括以下质量分数的化学组分：C的含量为0.43-0.46％，Mn的含量为0.7-0.8％，Si的含量为0.17-0.3％，P的含量≤0.012％，S的含量≤0.006％，Cr的含量为0.15-0.25％，Ni的含量为0.25-0.35％，Mo的含量为0.07-0.12％，Cu的含量≤0.2％，Al的含量为0.015-0.04％，H的含量≤0.00015％，O的含量≤0.002％，N的含量≤0.007％，余量为铁。
需要说明的是，采用本发明制备方法制备得到的曲轴材料的各元素的含量均在某个特定的范围内。典型但非限制的，例如：一种曲轴材料，包括以下质量分数的化学组分：C的含量为0.43％，Mn的含量为0.7％，Si的含量为0.17％，P的含量为0.012％，S的含量为0.006％，Cr的含量为0.15％，Ni的含量为0.25％，Mo的含量为0.07％，Cu的含量为0.2％，Al的含量为0.015％，H的含量为0.00015％，O的含量为0.002％，N的含量为0.007％，余量为铁；
又如：一种曲轴材料，包括以下质量分数的化学组分：C的含量为0.46％，Mn的含量为0.8％，Si的含量为0.3％，P的含量为0.010％，S的含量为0.005％，Cr的含量为0.25％，Ni的含量为0.35％，Mo的含量为0.12％，Cu的含量为0.1％，Al的含量为0.04％，H的含量为0.0001％，O的含量为0.001％，N的含量为0.005％，余量为铁；
再如：一种曲轴材料，包括以下质量分数的化学组分：C的含量为0.45％，Mn的含量为0.75％，Si的含量为0.23％，P的含量为0.012％，S的含量为0.004％，Cr的含量为0.2％，Ni的含量为0.3％，Mo的含量为0.1％，Cu的含量为0.1％，Al的含量为0.03％，H的含量为0.00015％，O的含量为0.002％，N的含量为0.004％，余量为铁。
第三方面，在至少一个实施例中提供一种曲轴，主要由曲轴材料的制备方法制得的曲轴材料或曲轴材料制得。
曲轴是发动机中最重要的部件。它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。在使用过程中，曲轴会受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使其承受弯曲扭转载荷，因此要求曲轴有足够的强度和刚度，曲轴的轴颈表面需耐磨。
本发明提供的曲轴，以上述制备方法制得的曲轴材料为原料制成。由于作为原料的曲轴材料的N、H和O等非金属杂质含量低，使得制得的曲轴纯净度高；同时，由于曲轴材料的其余化学组分比例合适，使得制得的曲轴抗拉强度高、晶粒度细，能满足实际需要。
第四方面，在至少一个实施例中提供一种包括曲轴的发动机。
第五方面，在至少一个实施例中提供曲轴在轮船、汽车或机械领域的应用。
凡是需要将旋转运动转换成直线往返运动的机械都需要使用曲轴，如内燃机的传动机构、外燃蒸汽机的传动机构等。本发明提供的曲轴可广泛应用在轮船、汽车及机械等不同领域中。
下面结合具体实施例、对比例和实验例，对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供了一种曲轴材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先采用电炉炼钢的工艺对炉料进行初步冶炼，随后进行炉外精炼，在炉外精炼中，先进行吹氩处理，然后按照炉料质量的0.05％一次性喂Al线并持续吹氩，保证脱氧良好，随后继续吹氩处理，最后进行真空脱气，设置真空脱气的极限真空度为67Pa并保持20min，得到钢液；
(2)采用低温慢注的浇铸工艺将钢液浇注成4.6t八角锭，随后将4.6t八角锭送到锻造车间，在1220℃的温度下保温3h，采用二次镦拔的生产方式进行压机开坯，使曲轴材料得到充分变形，锻至Ф500mm的中间坯，在整个锻造过程中不回炉，一火锻成，中间坯锻造后用砂轮清理表面，随后将清理后的中间坯在1180℃的加热炉中继续加热2h，最后用1800KN的精锻机锻至Ф225mm的黑皮材，在750℃的温度下缓冷，缓冷后得到锻材；
(3)将锻材尽快下冷床，用天车吊入炉中进行炉冷，炉冷至100℃，加热至840℃保温6h，以约30℃/h的速度冷至650℃保温19h，冷至300℃，再加热到820℃保温6h，最后空冷，得到曲轴材料。
本实施例得到的曲轴材料包括以下质量分数的化学组分：C0.435％，Mn0.73％，Si0.24％，P0.009％，S0.003％，Cr0.21％，Mo0.08％，Ni0.28％，Cu0.07％，Al0.015％，O0.0016％，H0.0001％，N0.007％，余量为铁。
实施例2
本实施例提供了一种曲轴材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先采用电炉炼钢的工艺对炉料进行初步冶炼，随后进行炉外精炼，在炉外精炼中，先进行吹氩处理，然后按照炉料质量的0.06％一次性喂Al线并持续吹氩，保证脱氧良好，随后继续吹氩处理，最后进行真空脱气，设置真空脱气的极限真空度为50Pa并保持30min，得到钢液；
(2)采用低温慢注的浇铸工艺将钢液浇注成4.6t八角锭，随后将4.6t八角锭送到锻造车间，在1220℃的温度下保温3h，采用二次镦拔的生产方式进行压机开坯，使曲轴材料得到充分变形，锻至Ф500mm的中间坯，在整个锻造过程中不回炉，一火锻成，中间坯锻造后用砂轮清理表面，随后将清理后的中间坯在1180℃的加热炉中继续加热2h，最后用1800KN的精锻机锻至Ф225mm的黑皮材，在750℃的温度下缓冷，缓冷后得到锻材；
(3)将锻材尽快下冷床，用天车吊入炉中进行炉冷，炉冷至25℃，加热至830℃保温6h，以约30℃/h的速度冷至640℃保温18h，冷至250℃，再加热到810℃保温7h，最后空冷，得到曲轴材料。
本实施例得到的曲轴材料包括以下质量分数的化学组分：C0.46％，Mn0.8％，Si0.3％，P0.012％，S0.006％，Cr0.25％，Mo0.12％，Ni0.35％，Cu0.08％，Al0.04％，O0.002％，H0.00015％，N0.007％，余量为铁。
实施例3
本实施例提供了一种曲轴材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先采用电炉炼钢的工艺对炉料进行初步冶炼，随后进行炉外精炼，在炉外精炼中，先进行吹氩处理，然后按照炉料质量的0.07％一次性喂Al线并持续吹氩，保证脱氧良好，随后继续吹氩处理，最后进行真空脱气，设置真空脱气的极限真空度为0Pa并保持15min，得到钢液；
(2)采用低温慢注的浇铸工艺将钢液浇注成4.6t八角锭，随后将4.6t八角锭送到锻造车间，在1220℃的温度下保温3h，采用二次镦拔的生产方式进行压机开坯，使曲轴材料得到充分变形，锻至Ф500mm的中间坯，在整个锻造过程中不回炉，一火锻成，中间坯锻造后用砂轮清理表面，随后将清理后的中间坯在1180℃的加热炉中继续加热2h，最后用1800KN的精锻机锻至Ф225mm的黑皮材，在750℃的温度下缓冷，缓冷后得到锻材；
(3)将锻材尽快下冷床，用天车吊入炉中进行炉冷，炉冷至200℃，加热至850℃保温6h，以约30℃/h的速度冷至660℃保温20h，冷至350℃，再加热到830℃保温6h，最后空冷，得到曲轴材料。
本实施例得到的曲轴材料包括以下质量分数的化学组分：C0.43％，Mn0.7％，Si0.17％，P0.009％，S0.004％，Cr0.15％，Mo0.07％，Ni0.25％，Cu0.1％，Al0.03％，O0.001％，H0.0001％，N0.005％，余量为铁。
实施例4
本实施例提供了一种曲轴材料的制备方法，除了步骤(1)中一次性喂Al线的量由0.05％改变为0.07％，其余制备步骤与实施例1相同。
本实施例得到的曲轴材料包括以下质量分数的化学组分：C0.46％，Mn0.7％，Si0.17％，P0.009％，S0.004％，Cr0.15％，Mo0.07％，Ni0.25％，Cu0.1％，Al0.03％，O0.0015％，H0.00015％，N0.005％，余量为铁。
实施例5
本实施例提供了一种曲轴材料的制备方法，除了步骤(1)中一次性喂Al线的量由0.05％改变为0.06％，其余制备步骤与实施例1相同。
本实施例得到的曲轴材料包括以下质量分数的化学组分：C0.43％，Mn0.75％，Si0.17％，P0.009％，S0.004％，Cr0.15％，Mo0.07％，Ni0.25％，Cu0.10％，Al0.025％，O0.0014％，H0.0001％，N0.005％，余量为铁。
实施例6
本实施例提供了一种曲轴材料的制备方法，除了步骤(1)中一次性喂Al线的量由0.05％改变为0.02％，其余制备步骤与实施例1相同。
本实施例得到的曲轴材料包括以下质量分数的化学组分：C0.44％，Mn0.71％，Si0.27％，P0.012％，S0.006％，Cr0.19％，Mo0.08％，Ni0.26％，Cu0.08％，Al0.015％，O0.0019％，H0.00015％，N0.0069％，余量为铁。
实施例7
本实施例提供了一种曲轴材料的制备方法，除了步骤(1)中一次性喂Al线的量由0.05％改变为0.10％，其余制备步骤与实施例1相同。
本实施例得到的曲轴材料包括以下质量分数的化学组分：C0.43％，Mn0.74％，Si0.27％，P0.011％，S0.006％，Cr0.20％，Mo0.07％，Ni0.26％，Cu0.09％，Al0.04％，O0.0015％，H0.00015％，N0.0068％，余量为铁。
实施例8
本实施例提供了一种曲轴材料的制备方法，除了步骤(3)中改变热处理方式，具体步骤如下：
将锻材尽快下冷床，用天车吊入炉中进行炉冷，炉冷至200℃，加热至870℃保温7h，以约30℃/h的速度冷至660℃保温8h，然后空冷，得到曲轴材料，其余制备步骤与实施例1相同。
本实施例得到的曲轴材料包括以下质量分数的化学组分：C0.43％，Mn0.75％，Si0.17％，P0.009％，S0.004％，Cr0.15％，Mo 0.07％，Ni0.25％，Cu0.2％，Al0.02％，O0.001％，H0.0001％，N0.005％，余量为铁。
对比例1
本对比例提供了一种曲轴材料的制备方法，除了步骤(1)中无喂Al线的步骤，其余制备步骤与实施例1相同。
本对比例得到的曲轴材料包括以下质量分数的化学组分：C0.43％，Mn0.71％，Si0.28％，P0.012％，S0.008％，Cr0.15％，Mo0.07％，Ni0.25％，Cu0.13％，Al0.005％，O0.0032％，H0.00015％，N0.0076％，余量为铁。
对比例2
本对比例提供了一种曲轴材料的制备方法，除了将步骤(1)中喂Al线的步骤替换为LF炉和VD炉两次喂线，其余制备步骤与实施例1相同。
本对比例得到的曲轴材料包括以下质量分数的化学组分：C0.425％，Mn0.71％，Si027％，P0.013％，S0.009％，Cr0.3％，Mo0.07％，Ni0.24％，Cu0.14％，Al0.02％，O0.0018％，H0.00015％，N0.00072％，余量为铁。
实验例
将以上各实施例及对比例制备得到的曲轴材料经过矫直、剥皮、探伤、定尺下料等相关工序得到所需尺寸规格(￠255mm)的曲轴，最后对得到的各曲轴进行相关测试，结果如表1所示。
表1实验例得到的各曲轴的相关参数
由表1数据可以看出：以实施例1-8制备得到的曲轴材料为原料制得的曲轴的抗拉强度和冲击均高于以对比例1-2制备得到的曲轴材料为原料制得的曲轴的抗拉强度和冲击；以实施例1-8制备得到的曲轴材料为原料制得的曲轴的实际晶粒度(最差视场)均大于5级，以对比例1-2制备得到的曲轴材料为原料制得的曲轴的实际晶粒度(最差视场)均小于5级；以实施例1-8制备得到的曲轴材料为原料制得的曲轴的脆性夹杂均≤2.0级，以对比例1-2制备得到的曲轴材料为原料制得的曲轴的脆性夹杂均＞2.0级。
综上所述，本发明提供的曲轴材料的制备方法，在炉外精炼中采用一次性喂Al线的步骤，使钢液脱氧良好，最终确保制得的曲轴材料N、H和O等非金属杂质含量低，夹杂物水平低，保证了曲轴材料的内部质量。以上述曲轴材料为原料制得的曲轴，抗拉强度高、纯净度高、晶粒度细，可广泛应用在轮船、汽车及机械等不同领域中。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种曲轴材料的制备方法，其特征在于，包括：
(a)依次采用电炉炼钢、炉外精炼和真空脱气的工艺对炉料进行冶炼，得到钢液；
(b)将钢液浇注成钢锭并锻造，得到锻材；
(c)将锻材进行热处理，得到曲轴材料；
其中，所述炉外精炼中，包括一次性喂Al线的步骤。
2.根据权利要求1所述的曲轴材料的制备方法，其特征在于，所述一次性喂Al线中，Al线的质量占炉料质量的0.05-0.07％，优选为0.06-0.07％。
3.根据权利要求1所述的曲轴材料的制备方法，其特征在于，炉外精炼中在一次性喂Al线期间以及前后进行吹氩处理。
4.根据权利要求1所述的曲轴材料的制备方法，其特征在于，所述真空脱气的极限真空度为0-67Pa，优选为0-50Pa；
所述极限真空度保持的时间为15-30min，优选为20-30min。
5.根据权利要求1-4任一项所述的曲轴材料的制备方法，其特征在于，所述热处理的方式包括等温退火与正火结合的方式。
6.根据权利要求5所述的曲轴材料的制备方法，其特征在于，所述等温退火与正火结合的方式包括如下步骤：将所述锻材冷却至第一温度，加热至第二温度保温，冷却至第三温度保温，冷却至第四温度，加热至第五温度保温，空冷，得到曲轴材料；
优选地，所述第一温度为25-200℃，优选为25-100℃；
优选地，所述第二温度为830-850℃，优选为840-850℃；
优选地，所述第三温度为640-660℃，优选为650-660℃；
优选地，所述第四温度为250-350℃，优选为300-350℃；
优选地，所述第五温度为810-830℃，优选为810-820℃。
7.一种曲轴材料，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的曲轴材料的制备方法制得；
优选地，所述曲轴材料包括以下质量分数的化学组分：C的含量为0.43-0.46％，Mn的含量为0.7-0.8％，Si的含量为0.17-0.3％，P的含量≤0.012％，S的含量≤0.006％，Cr的含量为0.15-0.25％，Ni的含量为0.25-0.35％，Mo的含量为0.07-0.12％，Cu的含量≤0.2％，Al的含量为0.015-0.04％，H的含量≤0.00015％，O的含量≤0.002％，N的含量≤0.007％，余量为铁。
8.一种曲轴，主要由权利要求1-6任一项所述的曲轴材料的制备方法制得的曲轴材料或权利要求7所述的曲轴材料制得。
9.一种发动机，其特征在于，包括权利要求8所述的曲轴。
10.权利要求8所述的曲轴在轮船、汽车或机械领域中的应用。
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