[发明专利]一种耐磨弹簧悬架

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐磨弹簧悬架，属于合金材料加工技术领域。

背景技术

钢铁应用于工业生产和生活中的各个方面，在人类的生活和工作中有着十分重要的作用，是科技发展的基础，但钢铁在大气中易锈蚀且锈蚀过程相当复杂，对工业生产及人们的生活产生不同程度的不利影响，带来不必要的经济损失。在我国，据中国工业和自然环境腐蚀调查项目组2008年调查结果显示，由腐蚀造成的直接经济损失达2300亿元，间接经济损失为5000～6000亿元，相当于当年我国国民生产总值的5％。因此，研究防止钢铁腐蚀的方法就变得很重要。

汽车弹簧悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称。悬架的主要作用是把路面作用于车轮上的垂直反力(支承力)、纵向反力(驱动力和制动力)和侧向反力以及这些反力所形成的力矩传递到车架(或承载式车身)上，以保证汽车的正常行驶。现有技术中的弹簧悬架一般采用普通合金钢通过普通的成型工艺制成，其性能较为一般，尤其是强度、耐磨性、耐腐蚀性都较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械性能高，尤其是具有较高耐磨性的弹簧悬架。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种耐磨弹簧悬架，所述的耐磨弹簧悬架由合金钢制成，所述合金钢的组成元素及其质量百分比为：C：0.10-0.15％、Cr：0.4-0.6％、Si：0.14-0.20％、Mn：0.8-1.15％、Al：0.03-0.05％、N：0.008-0.015％、Mo：0.25-0.35％、Cu：0.025-0.04％、S：0.005-0.022％、V：0.08-0.15％、RE：0.08-0.15％、P≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明耐磨弹簧悬架的合金钢中降低了碳含量、铬含量，并添加了稀土元素，通过各元素之间产生的协同作用提高弹簧悬架的综合性能。在合金钢中加入低含量铬的同时，加入Cu、Mn、Mo、Al、Si、V等合金元素，放弃加入镍、钨等贵重金属元素，能够强化基体，获得MoC、VC等特殊碳化物和合金碳化物，从而提高弹簧悬架合金钢的组织稳定性。Cu、Al的加入可以提高弹簧悬架合金钢的散热性能。Cr、Si、Al能够提高合金钢的抗生长与抗氧化能力。散热性能、抗生长和抗氧化能力的提高又能进一步提高合金钢的高温性能，使其在高温环境下使用的寿命有所提高。Mn、Si等元素的加入能够提高钢液的流动性。稀土的影响与合金元素进行配合，进一步提高弹簧悬架合金钢的强韧性。在本发明弹簧悬架的合金钢中若碳含量过低，在加工中的深冷处理会严重影响强度和硬度，若碳含量过高，塑性低，还会影响后续的成型及电镀过程中的性能，造成开裂等问题。为了避免在渗层中发生内氧化形成“黑色网状组织”缺陷，本发明弹簧悬架合金钢中Si含量要求控制在0.20％以下。当加入0.14-0.20％Si可以提高弹簧悬架的强度，若Si含量低于0.14％，则会影响弹簧悬架的屈服强度。尽管Mn是固溶强化元素，但在本发明弹簧悬架合金钢中，若锰含量大于1.15％，则会大幅度降低弹簧悬架的塑性和韧性。弹簧悬架合金钢的耐热性随着Mo含量的增加而增强，此外Cr、Si、Al都可生成致密的氧化物，形成保护膜。铝是最基本、最有效的细化晶粒元素，在钢中主要以AlN形式存在。AlN主要分布于晶界，起到钉扎晶界阻止晶粒长大的作用。当合金钢中铝含量较高，但氮含量较低时，则不能形成足够的AlN使其均匀的分布于奥氏体晶界。AlN数量较少必然导致其分布较多的位置钉扎晶界作用明显，较少的位置则不能钉扎晶界阻止奥氏体晶粒的长大，这也是产生混晶，即晶粒局部异常长大的主要原因。经不断试验发现，在本发明弹簧悬架合金钢中铝含量为0.03-0.05％时，控制Al/N≥3能够保证在在后续的热处理时不发生混晶现象。本发明弹簧悬架合金钢中加入0.08-0.15％V细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒不仅是强化合物形成元素，还是钢材优良的脱氧剂，能与碳的结合，形成高熔点、高硬度、高弥散度且稳定的VC碳化物，且0.08-0.15％V与0.8-1.15％Mn起协同作用，共同提高钢的强度和硬度，其原因在于V与Mn配合使用不仅可以细化晶粒，还可以得到更高体积分数的弥散分布析出颗粒，同时起到细晶强化和弥散强化的作用，还可以提高弹簧悬架的强度、韧性以及抗腐蚀能力。且本发明弹簧悬架合金钢中由于0.08-0.15％稀土的存在，与0.08-0.15％V一起增强了弹簧悬架合金钢组织细化的程度，从而使其扩散系数降低，减轻其氧化程度。同时碳化物在回火的过程中析出速度和长大速度都较为缓慢，提高了钢的强度和抗回火稳定性。