阅读说明：本技术 一种高强韧弹簧钢盘条及其制备方法 (High-strength and high-toughness spring steel wire rod and preparation method thereof ) 是由 郑宏伟 刘文学 彭学艺 成建兵 江野 刘天强 王灿祥 于 2020-07-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高强韧弹簧钢盘条及其制备方法,该钢盘条包括如下化学成分：C 0.55～0.65wt％,Si 1.45～1.65wt％,Mn 0.65～0.85wt％,P≤0.015wt％,S≤0.010wt％,Cr 0.80～1.00wt％,Cu≤0.10wt％,Mo≤0.04wt％,Ni 0.20～0.50wt％,V 0.05～0.10wt％,N≤0.006wt％,As≤0.015wt％,Sn≤0.010wt％,O≤0.0015wt％,H≤0.00015wt％,其余为Fe和不可避免的杂质,并提供该钢盘条的制备方法。热轧盘条经热处理后,抗拉强度≥2100MPa,断后伸长率≥10％,断面收缩率≥40％,具备优良的强度和塑性。(The invention discloses a high-strength and high-toughness spring steel wire rod and a preparation method thereof, wherein the steel wire rod comprises the following chemical components: 0.55 to 0.65 wt% of C, 1.45 to 1.65 wt% of Si, 0.65 to 0.85 wt% of Mn, less than or equal to 0.015 wt% of P, less than or equal to 0.010 wt% of S, 0.80 to 1.00 wt% of Cr, less than or equal to 0.10 wt% of Cu, less than or equal to 0.04 wt% of Mo, 0.20 to 0.50 wt% of Ni, 0.05 to 0.10 wt% of V, less than or equal to 0.006 wt% of N, less than or equal to 0.015 wt% of As, less than or equal to 0.010 wt% of Sn, less than or equal to 0.0015 wt% of O, less than or equal to 0.00015 wt% of H, and the balance. After the hot-rolled wire rod is subjected to heat treatment, the tensile strength is more than or equal to 2100MPa, the elongation after fracture is more than or equal to 10 percent, the reduction of area is more than or equal to 40 percent, and the hot-rolled wire rod has excellent strength and plasticity.)

一种高强韧弹簧钢盘条及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种弹簧钢盘条及其制备方法，尤其涉及一种高强韧弹簧钢盘条及其制备方法。

背景技术

随着交通运输业向现代化、高速化方向快速发展，以及节能减排政策的大力实行，汽车轻量化要求日趋强烈。实现汽车轻量化的一个重要途径就是采用高强度钢进行汽车零部件的生产，研发高强度、优良抗弹减性能和抗疲劳性能的汽车用弹簧钢，已成为汽车材料技术发展的一个重要领域。

目前，应用在汽车悬架簧的弹簧钢盘条主要以1800MPa级、1900MPa级为主。目前汽车悬架簧所采用的55SiCr弹簧钢盘条，热处理后强度做到2000MPa已达到产品的性能极限。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的为提供一种抗拉强度≥2100MPa的高强韧弹簧钢盘条，本发明的第二目的为提供该高强韧弹簧钢盘条的制备方法。

技术方案：本发明的高强韧弹簧钢盘条，包括如下化学成分：C 0.55～0.65wt％，Si 1.45～1.65wt％，Mn 0.65～0.85wt％，P≤0.015wt％，S≤0.010wt％，Cr 0.80～1.00wt％，Cu≤0.10wt％，Mo≤0.04wt％，Ni 0.20～0.50wt％，V 0.05～0.10wt％，N≤0.006wt％，As≤0.015wt％，Sn≤0.010wt％，O≤0.0015wt％，H≤0.00015wt％，其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明中，通过添加适量的V、Ni，同时适当提高Cr含量，在保证塑性的前提下，提高了材料的强度，满足2100MPa级高强韧弹簧钢盘条的技术要求。

同时，通过添加能生成致密的非晶质锈层的Ni，来提高耐腐蚀疲劳性能。另外，减少S含量，以减少可降低耐腐蚀疲劳性能、成为开裂起点的MnS的析出量。通过增加V含量，提高了耐延迟破坏性能，V通过细微碳化物析出达到捕获氢的效果，阻止氢向高应力部位的集中，防止脆化。

本发明的高强韧弹簧钢盘条的制备方法，包括如下步骤：高纯净质化冶炼、精炼脱氧、连铸、精整、开坯和轧制，其中，高纯净质化冶炼添加92-98％以上铁水，铁水进行脱硫预处理，脱硫后要求S含量≤0.020％。

精炼前、中期，氩气流量控制在400～600L/min，精炼后期的氩气流量控制在300～400L/min，防止钢水裸露二次氧化，促进夹杂物充分上浮。

脱氧采用Si脱氧。脱氧选择低铝硅铁合金，控制夹杂物中Al₂O₃的含量。

连铸拉速采用0.45-0.55m/min，连铸的过热度控制在15-35℃，连铸的二次冷却采用弱冷模式，连铸的比水量为0.20-0.30L/kg，连铸的电磁搅拌采用200～400×2A*Hz，连铸的轻压下采用静态中等轻压下。采用320×420mm断面连铸，最终通过采用大方坯320×420mm断面和适宜的连铸工艺参数匹配，得到一种抗拉强度≥2100MPa的高强韧弹簧钢盘条的高均质化钢坯。

开坯采用高温扩散的开坯技术。高温扩散的开坯技术是在1200-1250℃保温进行高温扩散，降低坯料的中心偏析，提高材料的均匀性。

精整为在坯料表面修磨深度≥0.6mm。轧制的均热段温度980～1060℃，轧制的开轧温度950～1000℃，轧制的终轧温度820～880℃，轧制的吐丝温度820～880℃，轧制的入罩盖温度750～820℃。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：高强韧弹簧钢盘条的强度及其塑性优异，适用于超轻量化乘用车悬架簧的设计及选材，热轧盘条经热处理后，抗拉强度≥2100MPa，断后伸长率≥10％，断面收缩率≥40％；不需要添加昂贵的稀土元素且合金体系调控简单，高强韧汽车悬架弹簧钢盘条的制造工艺简单易操作、便于工艺上的批量生产；不需要添加稀土元素如Zr、Re等元素，同时严格控制其他微合金元素的添加量，从而保证了高疲劳寿命汽车悬架弹簧钢盘条的生产成本。

附图说明

图1为本发明弹簧钢盘条的金相组织图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

采用高纯净质化转炉冶炼-LF精炼-RH真空脱气连铸-高温扩散开坯-坯料表面精整-高速线材轧制，将金属原材料制备成高强韧弹簧钢盘条，化学成分的质量百分数为:C：0.59wt％，Si：1.51wt％，Mn：0.72wt％，P：0.008wt％，S：0.002wt％，Cr：0.93wt％，Cu：0.05wt％，Mo：0.04wt％，Ni：0.34wt％，V：0.05wt％，N：0.006wt％，As：0.01wt％，Sn：0.010wt％，O：0.0016wt％，H：0.00010wt％，其余为Fe和不可避免的杂质。高纯净质化冶炼添加92％以上铁水，铁水进行脱硫预处理，脱硫后S含量为0.020％，精炼前、中期，氩气流量控制在400L/min，精炼后期的氩气流量控制在300L/min，脱氧采用Si脱氧，脱氧选择低铝硅铁合金，连铸的二次冷却采用弱冷模式，连铸的电磁搅拌采用400×2A*Hz，连铸的比水量为0.20L/kg，精整为在坯料表面修磨深度0.6mm，轧制的入罩盖温度750℃，具体工艺如下表：

表1实施例1中转炉冶炼工艺方案

表2实施例1中开坯和轧制工艺方案

表3实施例1中成品检测结果

图1为实施例1成品的金相组织图。

实施例2

采用高纯净质化转炉冶炼-LF精炼-RH真空脱气连铸-高温扩散开坯-坯料表面精整-高速线材轧制，将金属原材料制备成高强韧弹簧钢盘条，化学成分的质量百分数为:C：0.55wt％，Si：1.45wt％，Mn：0.65wt％，P：0.015wt％，S：0.010wt％，Cr：0.80wt％，Cu：0.10wt％，Mo：0.04wt％，Ni：0.20wt％，V：0.10wt％，N：0.006wt％，As：0.015wt％，Sn：0.011wt％，O：0.0015wt％，H：0.00015wt％，其余为Fe和不可避免的杂质。高纯净质化冶炼添加92％以上铁水，铁水进行脱硫预处理，脱硫后S含量为0.020％，精炼前、中期，氩气流量控制在600L/min，精炼后期的氩气流量控制在400L/min，脱氧采用Si脱氧，脱氧选择低铝硅铁合金，连铸的二次冷却采用弱冷模式，连铸的电磁搅拌采用300×2A*Hz，连铸的比水量为0.30L/kg，精整为在坯料表面修磨深度0.6mm，轧制的入罩盖温度820℃，具体工艺如下表：

表4实施例2中转炉冶炼工艺方案

表5实施例2中开坯和轧制工艺方案

表6实施例2中成品检测结果

实施例3

采用高纯净质化转炉冶炼-LF精炼-RH真空脱气连铸-高温扩散开坯-坯料表面精整-高速线材轧制，将金属原材料制备成高强韧弹簧钢盘条，化学成分的质量百分数为:C：0.65wt％，Si：1.65wt％，Mn：0.85wt％，P：0.015wt％，S：0.010wt％，Cr：1.00wt％，Cu：0.10wt％，Mo：0.04wt％，Ni：0.50wt％，V：0.10wt％，N：0.006wt％，As：0.015wt％，Sn：0.011wt％，O：0.0015wt％，H：0.00015wt％，其余为Fe和不可避免的杂质。高纯净质化冶炼添加98％以上铁水，铁水进行脱硫预处理，脱硫后S含量为0.020％，精炼前、中期，氩气流量控制在500L/min，精炼后期的氩气流量控制在350L/min，脱氧采用Si脱氧，脱氧选择低铝硅铁合金，连铸的二次冷却采用弱冷模式，连铸的电磁搅拌采用200×2A*Hz，连铸的比水量为0.25L/kg，精整为在坯料表面修磨深度0.6mm，轧制的入罩盖温度750℃，具体工艺如下表：

表7实施例3中转炉冶炼工艺方案

表8实施例3中开坯和轧制工艺方案

表9实施例3中成品检测结果