[发明专利]气门弹簧用不锈钢及其钢丝的制备方法

说明书

本发明公开了一种气门弹簧用不锈钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.05～0.12％、Si：0.15～0.45％、Mn：11～14％、Cr：17～19％、Ni：0.5～1.5％、Cu：1.0～2.0％、N：0.2～0.4％、Ce：0.01～0.05％；余量为Fe和不可避免的杂质。本发明气门弹簧用钢丝的制造方法，包括：熔炼，连铸成圆坯；轧制成热轧盘条后进行固溶处理，固溶温度为1000‑1060℃；根据盘条直径进行多道次拉拔，道次减径率控制在6％～15％之间；再进行去应力退火，加热温度400～450℃、保温2‑3h。本发明的不锈弹簧钢丝抗拉强度大于1710MPa，微观组织为奥氏体形变孪晶。

技术领域

本发明涉及一种不锈钢及制备方法，特别是涉及一种奥氏体不锈钢线材、弹簧钢及制备方法，应用于弹簧钢材料及热处理技术领域。

背景技术

不锈钢由于具有优良的综合力学性能和良好耐蚀性，在弹簧行业占有率逐渐提高。不锈钢弹簧钢丝主要有奥氏体型和沉淀硬化型。奥氏体不锈钢常通过冷拔的加工硬化来制造高强度弹簧。钢丝的抗拉强度随着冷拔变形量的增加而升高。亚稳奥氏体不锈钢丝在冷拔过程中主要涉及三种变形方式:位错的滑移、孪生与相变。在大变形条件下，沿拉拔方向的组织趋向纤维化，变形诱发的马氏体的体积分数增加，钢丝的抗拉强度可超过2000MPa。不锈钢弹簧的失效形式主要有断裂和应力松弛两类，也有因为制造过程原因而产生的锈蚀，从而在服役过程中发生腐蚀断裂失效。

专利申请号为CN200780006373.8的中国专利公开了一种高强度不锈钢弹簧及其制造方法，其化学组成中含有：0.04-0.08％C、0.15-0.22％N、0.3-2.0％Si、0.5-3％Mn、16-20％Cr、 8.0-10.5％Ni、0.5-3.0％Mo,余量为Fe和不可避免的杂质。这种高强度不锈钢弹簧具有高载荷特性以及优良的可加工性,但因为含有较高的Ni和Mo，合金制造成本较高。

专利申请号为CN201580041637.8的中国专利申请公开了一种不锈钢弹簧和不锈钢弹簧的制造方法，其化学组成中含有：C：0.08％以下、Si：0.3％～2.0％、Mn：3.0％以下、Ni： 8.0％～10.5％、Cr：16.0％～22.0％、Mo：0.5％～3.0％、N：0.15％～0.23％且剩余部分由 Fe和杂质构成；所制备的弹簧经过热处理后，再进行氮化处理以及喷丸硬化处理，从而具有优异的耐腐蚀性以及疲劳强度。这种不锈钢弹簧同样因为含有较高的Ni和Mo，以及复杂的制备过程，合金制造成本过于高昂。

专利申请号为CN201380010651.2的中国专利申请公开了一种耐热变形性优良的高强度不锈钢线、高强度弹簧及其制造方法，其化学组成中含有：C：0.02～0.12％和N：0.005～0.03 ％,并且,0.05％≤(C+N)≤0.13％,还含有Si：0.1～2.0％、Mn：0.1～2.0％、Ni：6.8～9.0％、Cr： 12.0～14.4％、Mo：1.0～3.0％和Al：0.5～2.0％,剩余部分是Fe和不可避免的杂质。这种不锈钢弹簧也因为含有较高的Ni和Mo，合金制造成本较高。另外，由于通过形变诱发马氏体相变，使得弹簧抗拉强度可达1800～2200MPa，然而因为马氏体的存在，使得这种弹簧在酸性介质环境下非常容易发生腐蚀断裂。

专利申请号为CN200410066149.6的中国专利公开了一种高性能不锈钢弹簧钢丝及其制备方法，其化学组分和配比是：0.08-0.15％C；0.01-0.60％Si；0.02-0.60％Mn；0.01-0.03％P； 0.002-0.03％S；12-14％Cr；0.8-1.5％Mo，其余为Fe。申请号为CN200810135844.1的中国专利公开了一种高性能不锈钢弹簧钢丝，组分和配比为(重量)：0.08-0.15％C；0.01-0.60％Si； 0.02-0.60％Mn；0.01-0.03％P；0.002-0.03％S；12-14％Cr；1.05-1.85％Cu；0-1.2％Ni；其余为Fe。该钢种含少量Cu，抗拉强度达1845MPa。这类弹簧钢丝为铁素体型不锈钢，具有较高的耐腐蚀性，制备方法简单，生产成本较低，然而加工成型性较差。