[发明专利]一种扭力轴用钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金钢及用此种钢制作扭力轴的方法。

背景技术

目前，我国坦克装甲车辆扭力轴材料为45CrNiMoVA合金钢，常规热处理工艺为：860℃油淬和460℃左右中温回火处理，抗拉强度在1500MPa左右。随着坦克装甲车辆的重量越来越大，对整车的机动性能的要求又越来越高，现行的45CrNiMoVA合金钢性能已不能适应扭力轴设计需求。我国自1958年开始生产坦克，四十多年来，坦克车重从早期的36吨增加到现役装备的55吨。通过不断深挖45CrNiMoVA钢扭力轴材料的潜能，工艺上采取降低热处理回火温度牺牲韧性指标增加强度来满足对强度指标的需求，导致45CrNiMoVA钢制扭力轴强度的保险系数随坦克车重的增加越降越低。在现役主战坦克、轻型坦克以及履带式装甲车辆等多种型号装备中均出现不同程度扭力轴早期断裂失效现象。

发明内容

本发明通过提供一种材料为40Si2Ni2CrMoV的合金钢及用此种材料来制造扭力轴的方法，解决了目前45CrNiMoVA钢制扭力轴强度低、不能适应设计需求的问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种扭力轴用钢，材料为40Si2Ni2CrMoV合金钢，其合金元素成份及配比(重量百分比)如下：C：0.4-0.55，Si：1.6-2.5，Mn：≤0.03，Cr：0.6-1.2，Ni：0.6-3，Mo：0.6-0.9，Ca：0.0003-0.005，P：≤0.005，S：≤0.002，0.04-0.25的V或0.02-0.07的Nb或同时含有0.06-0.25的V和0.04-0.07的Nb，其余为Fe及杂质。

一种制造扭力轴的方法，包括以下步骤：锻造-机加粗工-热处理-零件精加工-滚压强化-强扭，具体方法如下：(1)锻造工艺：在始锻温度1400℃下保温50分钟，进行顶锻；锻后进行正火热处理，正火温度为1000℃保温4小时空冷，回火温度为700℃保温6小时，出炉空冷，再进行去应力回火，回火温度为600℃，保温5.0小时后空冷；

(2)毛坯粗加工：将锻造后毛坯进行粗加工；

(3)热处理：将粗加工后的扭力轴进行热处理，即强韧化处理，扭力轴淬火的奥氏体化温度为850-900℃，保温时间为3小时，淬火介质为淬火油，再回火处理，油温为45-60℃，回火温度为250-300℃，保温时间4小时，出炉空冷；

(4)零件精加工：将热处理后的扭力轴进行磨削精加工；

(5)滚压强化：完成强韧化处理后，进行表面滚压强化；

(6)强扭：具体工艺为：首道扭转角度165°，卸载后再扭转至165°，如此反复，扭转总次数为5次；二次扭转角度110°，卸载后再扭转至110°，如此反复，扭转总次数为5次，多道次强扭处理后，扭力轴达到其最大扭转角度230-250°。

本发明的合金钢的名义屈服强度范围为1600-2000MPa。与现有扭力轴钢45CrNiMoV钢相比，不仅强度水平从1500MPa级提高到1600MPa级，而且断裂韧性提高30％，剪切强度提高10％，扭转疲劳极限提高15％以上。同时，力学性能优良、冶炼方法简单，疲劳寿命长，提升了坦克装甲车辆的承载能力和机动性。本发明的钢种除了用于制造扭力轴外，还可作为优质弹簧钢使用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

本发明的一种合金钢，材料为40Si2Ni2CrMoV，其合金元素成份及配比(重量百分比)如下：C：0.4-0.55，Si：1.6-2.5，Mn：≤0.03，Cr：0.6-1.2，Ni：0.6-3，Mo：0.6-0.9，Ca：0.0003-0.005，P：≤0.005，S：≤0.002，0.04-0.25的V或0.02-0.07的Nb或同时含有0.06-0.25的V和0.04-0.07的Nb，其余为Fe及杂质。

用上述扭力轴用钢制造扭力轴的方法，包括以下步骤：锻造-机加粗工-热处理-零件精加工-滚压强化-强扭，具体方法如下：

一种制造扭力轴的方法，包括以下步骤：锻造-机加粗工-热处理-零件精加工-滚压强化-强扭，具体方法如下：(1)锻造工艺：在始锻温度1400℃下保温50分钟，进行顶锻；锻后进行正火热处理，正火温度为1000℃保温4小时空冷，回火温度为700℃保温6小时，出炉空冷，再进行去应力回火，回火温度为600℃，保温5.0小时后空冷；

(2)毛坯粗加工：将锻造后毛坯进行粗加工；