[发明专利]一种抗拉强度≥2250MPa且疲劳性能优异的高强度弹簧钢及其生产方法

说明书

本发明公开了一种抗拉强度≥2250MPa且疲劳性能优异的高强度弹簧钢，包括以下重量百分比的化学成分：C 0.70％～0.80％、Si 1.60％～2.00％、Mn 0.40％～0.60％、Cr 0.80％～1.00％、V 0.10％～0.20％、Nb 0.03％～0.05％、Mg 0.0015％～0.0035％、N 0.005％～0.008％、P≤0.015％、S≤0.015％、O≤0.0015％，其余为Fe和其它不可避免的杂质且30.5C+9.6Si+6.1Mn+11.5Cr+34.5V+19.8Nb+78.5≥135％；经电炉冶炼‑‑LF炉‑‑真空脱气‑‑连铸‑‑开坯‑‑线材轧制生产得到，本发明在C、Si、Mn、Cr、V、Nb、Mg、N的相互作用下，在特定的工艺下低成本地生产得到了抗拉强度≥2250MPa的高强度弹簧钢，其具有较好的强韧性、疲劳强度和优良的抗弹减性能。

技术领域

本发明属于弹簧钢技术领域，具体涉及一种抗拉强度≥2250MPa且疲劳性能优异的高强度弹簧钢及其生产方法。

背景技术

轻量化技术是汽车未来的发展趋势，弹簧作为汽车的安全部件之一，为了减轻自身重量，不断要求提高弹簧的设计应力。未来弹簧向高应力、轻量化、长寿命方向发展势头不可逆转，但目前用于制造高应力弹簧的材料性能已处于极限，进一步提高弹簧使用应力，研发高强韧性新材料是当务之急。

近年来，开发高强弹簧钢是热门课题。中国专利CN 103725984 A公开了一种高韧性高强度弹簧钢，其特征在于，材料的化学成分组成(重量百分比)为：C 0.35～0.50、Si1.50～2.50、Mn 0.35～1.00、P≤0.025、S≤0.015、Cr 0.50～1.20、Ni 0.15～0.50、Cu0.10～0.30、V 0.04～0.10、Ti 0.03～0.10，其余为Fe和其它不可避免的杂质。处理后材料的晶粒度为8.0级或以上，抗拉强度在1920MPa以上时，断面收缩率Z≥40％，断后伸长率≥10％。此方法不足之处时抗拉强度和国标55SiCrV等牌号的强度相比并未有显著提高。

中国专利CN 103667983A公开了一种高强度弹簧钢及其制备方法，其特征在于材料的化学成分组成(重量百分比)为：C1.0-1.3、Si0.6-0.9、Cu0.4-0.5、Ni14.0-14.5、Mn1.7-2.1、Ce0.03-0.05、Ti0.006-0.008、Zn0.02-0.05、Sn0.004-0.005、Cr1.0-1.3、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。形成的合金材料具有优异的综合力学性能，尤其具有超高的强度、硬度、韧性、可塑性和抗疲劳性，还具有耐腐蚀性。但此方法添加了大量的贵金属元素Ni，成本极高，不适合大批量生产及应用。

中国专利CN 105648332A公开了一种高性能弹簧钢，其特征在于材料的化学成分组成(重量百分比)为：C：1.9-2.2份，Cu：5-6份，Si：1-1.2份，Cr：0.8-1.2份，Nb：0.2-0.5份，V：0.2-0.3份，Al：0.5-0.8份，其余为Fe以及不可除去的杂质。所述高性能弹簧钢板材料经加热、成型、余热淬火、中温回火、最后进行产品最终形状的成型。本发明的有益效果是：弹性好，适合在载荷环境下正常的工作，对制造弹簧材质具有较高的屈服强度，并且具有较长的寿命。但该方法添加了5％及以上的铜元素，极易引起钢的铜脆开裂。

当前国内外使用的高强度弹簧钢的抗拉强度基本处于1800-2000MPa之间，2000-2100级别的钢种已开始研制并在高级轿车上试用，但更高级别的超高强韧性钢种尚未开始研制。而一些弹簧企业通过降低回火温度的方法提高现有钢种的强度，会导致塑韧性变差，疲劳寿命也有所降低。迫切需要开发更高强韧性弹簧用钢新材料，以提高弹簧应力和疲劳强度，满足汽车行业发展需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗拉强度≥2250MPa且疲劳性能优异的高强度弹簧钢及其生产方法。通过合理控制弹簧钢中各成分的含量范围结合合适的生产工艺生产得到高强度和高疲劳性能的弹簧钢。

本发明采取的技术方案为：