[发明专利]一种抗拉强度≥2100MPa的弹簧钢及生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种弹簧钢及其生产方法领域，特别适用于汽车用高强度级别弹簧钢及其生产方法。

背景技术

随着节能环保问题越来越受到公众的关注，轻量化设计也成为了未来汽车行业的发展方向，受到各大汽车企业的重点关注，并且对汽车用钢高强化提出了更高要求。汽车弹簧的未来也将朝着经济型、高性能方向不断发展。用于未来汽车的弹簧钢将要具有以下特征：

1）要超高强度，即抗拉强度>2000MPa；

2）要有更高的疲劳强度和耐腐蚀疲劳性能：

3）要有优良的抗弹减性能；

4）性价比要高，即还要经济，成本低。

由于弹簧的质量与其设计应力的平方成正比，减轻弹簧质量一个最有效的措施便是提高弹簧的强度和设计应力。因此，在弹簧性能不变的前提下，随着设计应力的提高，弹簧直径和有效卷数减少，弹簧可减重40～50％。目前国内弹簧钢线材生产商生产的汽车悬架弹簧用钢丝强度可达到2000MPa，用于高要求的弹簧生产。随汽车轻量化要求的推进，2000MPa 的强度已经越来越难满足汽车厂商的要求，需要有更高强度的材料。但随着弹簧强度的提高，其延迟断裂几率大幅增加，同时弹减性也增大，导致弹簧高度下降，进而降低汽车保险杠的高度，这样容易造成安全问题。另外，随着人类在恶劣环境下（如山地和腐蚀环境）对汽车使用率越来越高，而传统弹簧的防腐方法已不适应汽车的发展。

通常人们认为，弹簧钢中硅元素能有效提高弹簧的抗弹减性能，但是高硅含量其又会使钢的韧性恶化，影响疲劳性能；同时，弹簧钢中过高的硅含量还会在加热时产生脱碳敏感现象，致热处理后弹簧表面不能达到设计的强度。因此，具有高疲劳性能和抗弹减性能的弹簧钢的成分设计和工艺控制是困扰当前弹簧钢向高应力发展的主要阻力。如经检索的：

中国专利公开号为CN 1091165 的文献，其公开了一种用于汽车悬挂螺旋弹簧及类似产品的悬挂弹簧钢。其成分配比（重量百分比%）为：C0.10～0.70，Si0.80～1.70，Mn0.50～1.00，Cr 0.50～0.80，W0.01～0.50，稀土元素0.005～0.25。此发明的关键在于通过加入微量的稀土元素和W，该文献的抗弹减性、抗脱碳性、疲劳性能以及弹簧的设计应力大为提高，但由于其强度较低（小于1700MPa）而其应用受到限制。

中国专利公开号为CN 10167179的文献， 其公开了一种弹簧钢，其成分配比（重量百分比%）为：C0.56～0.64，Si1.60～2.00，Mn0.60～0.90，Ti 0.00～0.015，S0.0055～0.03，Als0.01～0.02，余量为Fe 及不可避免杂质。该发明还提供了上述弹簧钢的制备方法，该方法包括将弹簧钢原料依次经过初炼、精炼、冷却成型、轧制、淬火和回火。该文献的虽得到的弹簧钢抗疲劳性好，生产方法简单，降低了成本，但由于其钢中含有Ti和Al，产生的TiN和Al2O3类夹杂物对弹簧的疲劳性能产生极大负面影响，而使其不能应用于高端弹簧。

中国专利公开号为CN 106191648的文献，其公开了一种65Si2CrVA弹簧钢及其生产工艺，按重量百分比包括以下成份：C0.52～0.60，Si1.40～2.00，Mn0 .70～1 .00，P≤0 .025，S≤0 .025，Cr0 .15～0 .35，Ni≤0 .10，Cu≤0 .25，余量是Fe和不可避免的杂质。生产工艺包括：电炉冶炼-LF精炼-真空脱气-连铸-缓冷-棒材轧制-热处理-精检-性能检测-包装入库。其生产的65Si2CrVA弹簧钢虽具有脱碳倾向小、回火稳定性良好、热加工性能好、热处理后性能优良等特点，弹簧钢圆钢轧后空冷条件下具有良好的冷加工性能，冷加工时具有良好的塑、韧性，减少热加工成本，但其设计强度较低（小于1700MPa）而不能适应高应力弹簧的需求。

以上文献得到的弹簧钢热处理后性能：抗拉强度在1400～1700MPa，延伸率A≥12%，断面收缩率Z≥35%与更高端汽车对弹簧的要求还有差距，不能满足。

发明内容

本发明在于克服现有悬挂弹簧存在的高疲劳性能和抗弹减性能的不足，提供一种抗拉强度在2100~2300MPa，延伸率A≥12%，断面收缩率Z≥35%的抗疲劳性能和抗弹减性能优良的高强度弹簧钢及生产方法。

实现上述目的的措施：