[发明专利]汽车传动轴轴管用高强度钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种特别适用于制备汽车传动轴轴管的高强度钢。

背景技术

目前我国汽车工业的发展方向是环保节能，随着我国汽车工业的快速发展，商用卡车的高功率、高转速和轻量化发展趋势对汽车传动轴提出了更高的性能要求。

国内传动轴轴管材料主要是宝钢生产的B440QZR、B480QZR、鞍钢生产的23.5号钢和15Ti、唐钢生产的TG480QZ，B440QZR、B480QZR、TG480QZ，材料化学成分为C、Si、S、P、Mn，抗拉强度级别大部分在480MPa以下。国内的传动轴管材料在满足承载强度要求得前提下，没有减薄焊管壁厚的潜力，无法达到轻量化的使用要求。

根据文献资料，国外汽车传动轴现状为：日本汽车传动轴用焊接钢管抗拉强度一般为500MPa。部分的三菱、五十铃等汽车公司车型使用强度为735MPa的高强度传动轴管材料，但用量不是很大，大量使用的是抗拉强度在500-540MPa的材料，相当于国内的B480QZR和更高牌号的钢种。住友金属公司开发了抗拉强度为700N/mm²的汽车传动轴用焊接钢管，最近又成功开发了抗拉强度为800N/mm²的新产品，其含碳量均在0.20％左右，锰含量在0.70-1.40％之间。德国和瑞典的汽车传动轴管采用类似我国的20和20Mn2材料，其抗拉强度为600--750MPa，屈服强度在500-650MPa。

在传动轴应用材料方面，查到相关专利有：日本专利，专利发明人：KAWABATAYOSHIKAZU；SAKATA TAKASHI；SAKAGUCHI MASAYUKI；专利号：JP2006037205；文章题名：“Method For Producing Hollow Driveshaft Having Excellent Fatigueresistance”；专利内容：主要介绍的是钢管的化学成分：0.25到0.55％C，Si，Mn和Al，其成型后进行调质处理，表面残余压应力大于216Mpa，最大可达440Mpa，根据需要在化学组成中加入Cr，Mo，W，Ni，Cu，B或Ti，Nb与V等元素。

目前我国大力提倡减重节能，推进汽车零部件减重和轻量化的步伐是汽车行业材料技术人员面临的长期课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种性能更为优越的汽车传动轴轴管用高强度钢。以实现减重的技术效果。

本发明汽车传动轴轴管用高强度钢，由以下元素按重量百分比组成：C0.03～0.1，Si0.05～0.2，Mn1～2.5，P0～0.025，S0～0.001，Al0～0.15，Nb0.01～0.1，Ti0.01～0.15，Fe余量。

本发明涉及的高强度汽车轴管用钢的设计思路是利用晶粒细化、析出强化结合原有的固溶强化形成钢的强化机制，碳含量控在0.1％以下，减少有害元素硫等元素的添加量，以铌、钛为主要强化元素，合计添加量控制在0.45％以下。在控冷控轧的过程中，铌和钛元素形成碳化合物Ti(C、N)、Nb(C、N)析出并弥散分布，Nb(C、N)、Ti(C、N)化合物具有细化铁素体晶粒作用，从而提高钢板强度。

本发明汽车传动轴轴管用高强度钢经热轧制备的钢板，其力学性能为：屈服强度Rp0.2≥570MPa，抗拉强度Rm≥700MPa，伸长率A≥13％；实现提高卡车传动轴总成使用寿命以及轻量化的目的。

合金元素Mn是本发明的主要固溶强化元素之一，它通过使热轧钢板晶粒细化和固溶强化来提高强度。Mn含量低，则钢板强度不足，Mn含量过高，则钢板成形性下降，因此本发明控制其含量在1.0-2.5％之间。

合金元素Ti和氮、氧、碳都有极强的亲和力，TiC结合力强、稳定、不易分解，在钢中只有加热到1000℃以上才能缓慢地溶入固溶体中。在未溶入之前，碳化钛微粒有阻止晶粒长大的作用。含钛的合金结构钢，有良好的力学性能和工艺性能，主要缺点是淬透性稍差。因此本发明中的Ti含量要求在0.01-0.15％之间

合金元素Nb与C结合形成碳化物，是为了在铁素体晶界附近和晶粒内部形成析出物密度不同区域的重要元素。Nb含量低时，铁素体晶粒内部析出物密度不足，Nb含量高时，则晶界处析出物密度也高，导致成形性下降。因此，本发明中的Nb含量要求在0.01-0.1％之间。

按如下方法制的本发明汽车传动轴轴管用高强度钢板：