[发明专利]调控前轴用低碳贝氏体非调质钢显微组织的控锻控冷工艺

说明书

本发明属于金属材料领域，涉及一种调控前轴用低碳贝氏体非调质钢显微组织的控锻控冷工艺。该工艺包括以下步骤：将直径为Ф130mm的前轴用低碳贝氏体型非调质钢棒材经下料、中频感应炉加热，滚锻、模锻、切边后上控冷线进行控制冷却，采用先快冷后缓冷的分段冷却方式进行控冷。采用该工艺获得的显微组织为粒状贝氏体组织+少量细小弥散分布的铁素体组织，贝氏体组织比例占90～95％，抗拉强度R_m为990～1050MPa，屈服强度R_p0.2为650～670MPa，室温冲击功A_KU为60～63J，同时具有合适的维氏硬度，硬度控制在370～380HV之间。

技术领域

本发明属于金属材料领域，是一种前轴用高强高韧低碳贝氏体型非调质钢，具体涉及一种调控前轴用高强高韧低碳贝氏体型非调质钢显微组织的控锻控冷工艺。

背景技术

前轴是作为汽车底盘中的关键结构和安全组件，是最重要的安全零件之一。前轴同时承受弯曲载荷及冲击载荷等交变载荷，因而要求前轴材料的强度和韧性须有较好配合。调质钢前轴的力学性能比较稳定，但在热处理过程中产生大量的能耗和其他消耗，增加了工序和生产成本。非调质钢被称为绿色钢铁，其主要的特点是微合金化并通过控锻(轧)控冷技术得到产品适合的力学性能，免去了传统的淬火回火的调质工艺，越来越多的汽车零部件如汽车前轴尝试采用非调质钢。各厂非调质钢前轴的相关研究在几年前就已经展开，但在材料组织性能精确控制尤其是二次成形过程的控制技术研究仍然匮乏，因此非调质前轴一直没有得到广泛应用。在节能环保的压力下，用非调质钢代替调质钢制备汽车零件是必然趋势，开展贝氏体非调质钢的研究为拓展钢铁产品应用领域、占领市场提供了竞争机会。

由于贝氏体非调质钢在二次锻造过程中，变形温度高，变形量小且不均匀，使得锻件在冷却相变时，先共析铁素体易沿原奥氏体晶界呈网状析出，得到粗大的铁素体-贝氏体组织，对强度和韧性均不利，限制了贝氏体非调质钢在高强韧汽车零部件上的应用。因此在保证前轴用贝氏体型非调质钢具有高强韧性的同时应调控显微组织的匹配，尽量使粗大的网状分布的铁素体变为细小弥散分布的小块状铁素体。通过锻后分段控冷的方式来调控前轴用低碳贝氏体型非调质钢组织中贝氏体与铁素体的匹配，从而使其兼具良好的强韧性。

而在申请号为202010152284.1的专利申请《一种V微合金化高强韧性贝氏体非调质钢及其控锻控冷工艺和生产工艺》中，给出了V微合金化高强韧性贝氏体非调质钢及其控锻控冷工艺，但其冷却方式分了三段控冷，且冷却制度与本发明完全不同，而且是适用于V、Ti复合微合金化的贝氏体非调质钢，并不适用于只有V微合金化的前轴用低碳贝氏体非调质钢。此外，专利202010152284.1重点针对的是材料的力学性能的调控，而对于显微组织匹配的调控并未涉及。

发明内容

本发明的目的是提供一种调控前轴用低碳贝氏体型非调质钢显微组织的控锻控冷工艺，经该工艺处理后，前轴用低碳贝氏体型非调质钢的显微组织为粒状贝氏体组织+少量细小弥散分布的铁素体组织，贝氏体组织比例占90～95％，抗拉强度R_m为990～1050MPa，屈服强度R_p0.2为650～670MPa，室温冲击功A_KU为60～63J，同时具有合适的维氏硬度，硬度控制在370～380HV之间。

本发明所述的前轴用低碳贝氏体型非调质钢，其化学成分质量百分比为： 0.20％～0.23％C、0.20％～0.40％Si、1.8％～1.9％Mn、0.40％～0.50％Cr、0.10％～0.15％V、0.02％～0.04％Al、0.025％～0.045％S、P≤0.025％、Ni≤0.10％、Mo≤0.05％、0.010％～0.015％N，余量为Fe及不可避免杂质。与专利202010152284.1中的贝氏体型非调质钢V、Ti复合微合金化相比，本发明所用材料为V微合金化低碳贝氏体型非调质钢，而且C、Mn和Cr元素的含量更低，N含量较高，以提高其韧性。