一種高強(qiáng)度韌性的汽車懸架彈簧鋼及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度韌性的汽車懸架彈簧鋼及其制備方法，所述彈簧鋼由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的元素組成：C 0.2?0.5％、Si 1.0?2.0％、Mn 0.3?0.7％、Cr 1.0?1.5％、Ti 0.05?0.20％、Cu 0.05?0.15％、Co0.04?0.10％、Ta 0.04?0.10％、Nb 0.05?0.15％、Ni 0.01?0.05％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明合理配比各元素，改善了加工工藝，使得各元素協(xié)同作用，制備的彈簧淬透性、耐疲勞、沖擊韌性、強(qiáng)度顯著提高，抗拉強(qiáng)度≥1900MPa，與普通高強(qiáng)度汽車懸架彈簧相比，提高了5?10％，使用壽命則提高了10倍以上。
【專利說明】
一種高強(qiáng)度韌性的汽車懸架彈簧鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及彈簧鋼技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度韌性的汽車懸架彈簧鋼及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車懸架彈簧是汽車懸架中的彈性元件，使車橋和車架或車身之間作彈性聯(lián)系，承受和傳遞垂直載荷，緩和及抑制不平路面所引起的沖擊。懸架彈簧質(zhì)量好壞，對車輛平穩(wěn)性、安全性起著至關(guān)重要的作用。汽車懸架彈簧的技術(shù)發(fā)展趨勢總體上向輕量化、高應(yīng)力、高可靠度發(fā)展，懸架彈簧設(shè)計(jì)應(yīng)力要求大于lOOOMPa，高的可達(dá)1200MPa。常用的懸架彈簧主要有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧和橡膠彈簧等幾種結(jié)構(gòu)形式。其中，轎車用螺旋懸架彈簧，鋼絲直徑9.0?16mm，常用4個(gè)懸架彈簧，每輛車平均需要彈簧鋼鋼絲10kg。近年來，汽車輕量化的期望越發(fā)強(qiáng)烈，作為車體支撐用螺旋彈簧的高強(qiáng)度化的期望也愈發(fā)強(qiáng)烈。此外，車體支撐用螺旋彈簧由于要置于嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境下，因此要求其具備耐久性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度韌性的汽車懸架彈簧用鋼及其制備方法，通過合理選擇及對各合金元素添加量的優(yōu)化，使得懸架彈簧強(qiáng)度高韌性好，耐腐蝕強(qiáng)度好。
[0004]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0005]—種高強(qiáng)度韌性的汽車懸架彈簧鋼，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的元素組成:C 0.2-0.5%、Si 1.0-2.0%、Μη 0.3_0.7%、Cr 1.0_1.5%、Ti 0.05-0.20% ^Cu 0.05-0.15%、Co0.04-0.10% ^Ta 0.04-0.10% ^Nb 0.05-0.15% ^Ni 0.01-0.05%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0006]優(yōu)選地，所述的高強(qiáng)度韌性的汽車懸架彈簧鋼，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的元素組成:C0.25-0.35%、Si 1.5-2.0% ^Mn 0.4_0.6%、Cr 1.卜 1.3%、Ti 0.10-0.15 %、Cu 0.05-0.10%、Co 0.05-0.07%、Ta 0.04-0.08% ^Nb 0.05-0.10% ^Ni 0.02-0.04%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0007]優(yōu)選地，所述的高強(qiáng)度韌性的汽車懸架彈簧鋼，由以下質(zhì)量百分比的元素組成:C0.30%、Si 1.8%、Μη 0.5%、Cr 1.2%、Ti 0.12%、Cu 0.07%、Co 0.05%、Ta 0.05%、Nb0.08%,Ni 0.03%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0008]高強(qiáng)度韌性的汽車懸架彈簧鋼的制備方法，包括以下步驟:
[0009]I)卷制:按配比生產(chǎn)出彈簧鋼，加工成線材，卷制成螺旋彈簧形狀；
[0010]2)淬火:將彈簧加熱至900-1050°C保溫lh，再將彈簧浸入到等溫淬火油中，等溫淬火油的溫度為80-120°C，保持時(shí)間為10-15min，然后空冷至室溫；
[0011 ] 3)回火:將淬油冷卻后的彈簧回火加熱到430-460°C，保溫1.5h后空冷；
[0012]4)噴丸:將回火冷卻后的彈簧加熱到180_220°C，噴丸硬化。
[0013]優(yōu)選地，所述彈簧等溫淬火后出油的表面溫度為200_240°C。
[0014]本發(fā)明有益效果:本發(fā)明中通過控制C的含量來保證彈簧強(qiáng)度和淬透性，Si能提高彈簧的彈性極限，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，Mn增加彈簧的淬透性，并和鐵形成固溶體，提高彈簧的強(qiáng)度和硬度以及耐磨性，Cr提高鋼的淬透性、耐磨性和耐腐蝕性，具有較高的回火抵抗能力，在熱處理時(shí)不易脫碳，Ti可防止和減少鋼中氣泡的產(chǎn)生，提高鋼的硬度、細(xì)化晶粒、降低鋼的時(shí)效敏感性、冷脆性和腐蝕性，Cu和Ni是提高淬火性和回火后的強(qiáng)度，進(jìn)而提高鋼的耐腐蝕性的元素，Co可以提高和改善鋼的高溫性能，增加其紅硬性，提高鋼的抗氧化性和耐蝕性能，Nb可使鋼的晶粒細(xì)化，降低鋼的過熱敏感性及回火脆性提高耐熱鋼的強(qiáng)度和抗蝕性等，Ta提高鋼的質(zhì)量及機(jī)械性能，提高碳化物穩(wěn)定性。本發(fā)明合理配比各元素，改善了加工工藝，使得各元素協(xié)同作用，制備的彈簧淬透性、耐疲勞、沖擊韌性、強(qiáng)度顯著提高，抗拉強(qiáng)度彡1900MPa，與普通高強(qiáng)度汽車懸架彈簧相比，提高了5-10%，使用壽命則提高了 10倍以上。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、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，對本發(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。
[0016]實(shí)施例1:
[0017]一種高強(qiáng)度韌性的汽車懸架彈簧鋼，由以下質(zhì)量百分比的元素組成:C 0.30%,Si1.8%、Μη 0.5%、Cr 1.2%、Ti 0.12%、Cu 0.07%、Co 0.05%、Ta 0.05%、Nb 0.08%、Ni0.03%，余3；為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0018]高強(qiáng)度韌性的汽車懸架彈簧鋼的制備方法，包括以下步驟:
[0019]I)卷制:按配比生產(chǎn)出彈簧鋼，加工成線材，卷制成螺旋彈簧形狀；
[0020]2)淬火:將彈簧加熱至900-1050°C保溫lh，再將彈簧浸入到等溫淬火油中，等溫淬火油的溫度為80-120 °C，保持時(shí)間為10-15min，彈簧出油的表面溫度為200-240 °C，空冷至室溫;
[0021]3)回火:將淬油冷卻后的彈簧回火加熱到430-460°C，保溫1.5h后空冷；
[0022]4)噴丸:將回火冷卻后的彈簧加熱到180-220°C，噴丸硬化。
[0023]實(shí)施例2:
[0024]—種高強(qiáng)度韌性的汽車懸架彈簧鋼，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的元素組成:C 0.25%,Si2.0%、Μη OA0AXr 1.5%、Ti 0.10%、Cu 0.10%、Co 0.05%、Ta 0.08%、Nb 0.05%、Ni0.04%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0025]制備方法同實(shí)施例1。
[0026]實(shí)施例3:
[0027]一種高強(qiáng)度韌性的汽車懸架彈簧鋼，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的元素組成:C 0.35%,Si1.5%、Μη 0.6%、Cr l.l%、Ti 0.15%、Cu 0.05%、Co 0.07%、Ta 0.04%、Nb 0.10%、Ni0.02%，余3；為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0028]制備方法同實(shí)施例1。
[0029]實(shí)施例4:
[0030]—種高強(qiáng)度韌性的汽車懸架彈簧鋼，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的元素組成:C 0.2%,Si2.0%、Μη 0.3%、Cr 1.5%、Ti 0.05%、Cu 0.15%、Co 0.04%、Ta 0.04%、Nb 0.05%、Ni0.05%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0031]制備方法同實(shí)施例1。
[0032]實(shí)施例5:
[0033]—種高強(qiáng)度韌性的汽車懸架彈簧鋼，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的元素組成:C 0.5%,Si1.0%、Μη 0.7%Xr 1.0%、Ti 0.20%、Cu 0.05%、Co 0.10%、Ta 0.04%、Nb0.15%、Ni
0.01%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0034]制備方法同實(shí)施例1。
[0035]綜上，本發(fā)明實(shí)施例具有如下有益效果:本發(fā)明制備的彈簧淬透性、耐疲勞、沖擊韌性、強(qiáng)度顯著提高，抗拉強(qiáng)度彡1900MPa，與普通高強(qiáng)度汽車懸架彈簧相比，提高了δ-?Ο % ， 使用壽命則提高了 1倍以上。
[0036]需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0037]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高強(qiáng)度韌性的汽車懸架彈簧鋼，其特征在于，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的元素組成:C0.2-0.5% ^Si 1.0-2.0% ^Mn 0.3_0.7%、Cr 1.0-1.5% ^Ti 0.05-0.20%、Cu 0.05-0.15%、Co 0.04-0.10%、Ta 0.04-0.10%、Nb 0.05-0.15% ^Ni 0.01-0.05%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度韌性的汽車懸架彈簧鋼，其特征在于，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的元素組成:C 0.25-0.35%、Si 1.5-2.0% ^Mn 0.4-0.6% ^Cr 1.1-1.3% ^Ti 0.10-0.15%、Cu 0.05-0.10%、Co 0.05-0.07 %、Ta 0.04-0.08% ^Nb 0.05-0.10%、Ni 0.02-0.04%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。3.如權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)度韌性的汽車懸架彈簧鋼，其特征在于，由以下質(zhì)量百分比的元素組成:C 0.30%、Si 1.8% ^Mn 0.5%、Cr 1.2%、Ti 0.12%、Cu 0.07%、Co 0.05%,Ta 0.05%、Nb 0.08%、Ni 0.03%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。4.如權(quán)利要求1-3任一所述的高強(qiáng)度韌性的汽車懸架彈簧鋼的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)卷制:按配比生產(chǎn)出彈簧鋼，加工成線材，卷制成螺旋彈簧形狀； 2)淬火:將彈簧加熱至900-1050°C保溫lh，再將彈簧浸入到等溫淬火油中，等溫淬火油的溫度為80-120°C，保持時(shí)間為10-15min，然后空冷至室溫； 3)回火:將淬油冷卻后的彈簧回火加熱到430-460°C，保溫1.5h后空冷； 4)噴丸:將回火冷卻后的彈簧加熱到180-220°C，噴丸硬化。5.如權(quán)利要求4所述的汽車懸架彈簧用鋼的制備方法，其特征在于，所述彈簧等溫淬火后出油的表面溫度為200-240°C。
【文檔編號】C22C38/12GK106011629SQ201610530595
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月6日
【發(fā)明人】余昌國, 李克順
【申請人】安徽紅橋金屬制造有限公司