[发明专利]稳定杆的制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种稳定杆用贝氏体和马氏体弹簧钢及稳定杆的制造工艺。

背景技术

汽车底盘上的横向稳定杆是为防止汽车转弯时侧向倾覆的扭力杆，通常固定在汽车底盘左右悬架的下臂，当汽车转弯时由于离心力作用而造成的汽车侧倾使横向稳定杆的杆身扭转，横向稳定杆就是利用杆身被扭转而产生的反弹力矩来防止汽车的侧向倾倒的。因此它对汽车的运行稳定性与操控性有不小影响。

横向稳定杆其实就是一根弹性扭杆，通常采用弹簧钢制造，其制造工艺过程通常分为冷成形和热成形两种：

热成形工艺：下料→端头加工→高温（感应）加热→热成形直接淬火（油冷）→回火处理→变形检查与校正→喷丸处理→压装挡圈→探伤→涂装→成品检验与包装。

冷成形工艺：下料→端头加工→冷成形→通电加热至高温后淬火（油冷）→回火处理→变形检查与校正→喷丸处理→压装挡圈→探伤→涂装→成品检验与包装。

这种传统的材料与加工工艺存在以下问题：

（1）常用弹簧钢制的稳定杆的淬火多数采用液体介质作为冷却剂，一般需要配备有自动上下料的连续淬火冷却设备，其中包括淬火介质（通常用淬火油或水剂合成淬火剂）的成分及温度控制的装置，设备的投资及维护费用以及淬火油的消耗等使弹簧淬火工序的成本很高。

（2）弹簧在液体介质中快速冷却，都会产生淬火变形，而且有发生开裂的危险，这种变形与开裂的控制与事后进行校正或裂纹检测（探伤）来补救都是比较困难的，也会增加成本。

（3）弹簧的油淬有油烟产生，淬火后弹簧还需要清洗，而清洗不净残留在弹簧表面的油在弹簧进行回火时又会产生油烟，这些都污染周围的大气而造成环境问题。

（4）现用大部分合金弹簧钢含碳量在0.5%―0.65%的范围，淬火后的回火温度都在400℃以上，热处理工序的能源消耗很大。

近年来为了节约能源、简化工序，汽车及机械类性能要求较高的零部件相继开发出非调质钢、空冷贝氏体钢等新材料，但在弹簧类产品中的应用较少。如公开号为CN 102899589A《一种高强度非调质贝氏体钢及制备方法》是在曲轴锻造后快速空冷获得部分贝氏体组织代替调质钢制曲轴的方法，虽然钢中加了Mo、V、Cr等多种贵重元素，但因最终得到的组织强韧性不足，其性能（抗拉强度R_m≥1085MPa、屈服强度R_P0.2≥795MPa）不能满足稳定杆类弹性件的力学性能要求。而多数高强韧性的空冷贝氏体钢有的也是力学性能还达不到弹簧产品的要求，有的则含有多种较高含量的贵重或稀有合金元素（如Mo、Ni、V，等），使材料成本很高而难以实际应用。公开号为CN 1078269A的专利 《高强韧性高淬透性空冷贝氏体钢》，强调高淬透性，要求大尺寸的零件在空气中自然冷却,即在900℃—300℃之间的冷速≥1℃/min即可，但为了保淬透性而不得不加大Mn、Si等合金元素的含量，还要加入Mo、V等贵重元素，材料成本高。且因零件空冷所需的时间很长，对于要求短周期大批量生产的汽车横向稳定杆也难以得到实际应用。

发明内容

本发明的目的是针对上述背景技术所述的技术问题，基于基于稳定杆产品的截面不大且均匀一致的特点，从提高钢的淬透性来获得贝氏体组织看，有可能通过成分设计的最优化降低材料的成本，使其在保持与常用的弹簧钢的成本大体相同的情况下，在热成形后用强制空气循环的快速冷却获得低碳贝氏体/马氏体复合组织的优异性能，提供一种稳定杆的制造工艺。

为达到本发明的目的，本发明的稳定杆用贝氏体和马氏体弹簧钢包含以下重量百分比的化学成分：

C：0.15%～0.35%，

Si：0.50%～1.40%，

Mn：0.80%～1.80%，

Cr：0.10%～0.80%，

S：≤0.020%，

P：≤0.025%，

B：0.0005%～0.0020%，

余量为铁；

该弹簧钢的金相组织为贝氏体和马氏体及体积百分比不超过5%的残余奥氏体。

作为本发明稳定杆用贝氏体和马氏体弹簧钢的优选技手段：该弹簧钢还包含以下重量百分比的化学成分中的至少一种：

V：0.05%～0.15%，

Nb：0.01%～0.1%,

Ti：0.005%～0.08%。