一种高强度及高淬透性的弹簧钢材料
阅读：1047发布：2020-07-07
专利汇可以提供一种高强度及高淬透性的弹簧钢材料专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种高强度及高淬透性的 弹簧 钢 材料，按重量百分比计，其成分为：0.50%～0.55%的C，0.90%～1.20%的Mn，0.80%～1.10%的Si，0.10%～0.20%的V，0.90%～1.10%的Cr，0.010%～0.040%的Nb，≤0.03%的P,≤0.03%的S，其余为Fe。本发明是一种淬透性、 屈服强度 较 弹簧钢 52CrMnBA高，淬火开裂倾向较弹簧钢60CrMnBA小，且价格经济的弹簧钢材料。本发明具有高淬透性、高强韧性、低淬火开裂倾向性，是大截面高强韧性弹性元件的最佳选择，使弹簧钢设计应 力 由国内普通材料的370～430MPa提高至600～700MPa，特别适用于厚度≥20㎜，≤42㎜的 钢板弹簧 。，下面是一种高强度及高淬透性的弹簧钢材料专利的具体信息内容。
一种高强度及高淬透性的弹簧钢材料
技术领域
背景技术
[0002] 目前，国内常用的用于制造大截面的高应力、高强度的弹簧钢材料主要有60CrMnBA、52CrMnBA、51CrV4等 品种。60CrMnBA具有高强度、高淬透性的特点，但淬火开裂倾向大，目前国内已经基本停止使用这一材料，而52CrMnBA材料虽然韧性及淬透性较高，但是其屈服强度满足不了目前产品的高应力、轻量化的设计要求，这些材料品种只能应用于设计应力在370～430MPa范围内的产品开发。
发明内容
[0003] 本发明提供一种高强度及高淬透性的弹簧钢材料，是一种淬透性、屈服强度较弹簧钢52CrMnBA高，淬火开裂倾向较弹簧钢60CrMnBA小，且价格经济的弹簧钢材料。
[0004] 本发明的技术方案为：一种高强度及高淬透性的弹簧钢材料，其特征是按重量百分比计，其成分为：0.50%～0.55%的C，0.90%～1.20%的Mn，0.80%～1.10%的Si，0.10%～0.20%的V，0.90%～1.10%的Cr，0.010%～0.040%的Nb，≤0.03%的P，≤0.03%的S，其余为Fe。
[0005] 本发明的高强度及高淬透性弹簧钢材料，根据国际标号原则，应该命名为50SiCrMnVA。
[0006] 为了实现本发明高淬透性、低淬火开裂倾向性的性能，本发明参考52CrMnBA及60CrMnBA对材料的成分进行了合理的调整，与弹簧钢52CrMnBA相比，本发明采用了较高的含碳量，以提高其强度；但是，由于钢中含碳量的增加会削弱硼元素的增强淬透性的作用，所以本发明没有使用元素硼，而是通过提高锰的含量的方式来改善淬透性并降低钢的临界冷却速度，从而抑制了该材料的淬火开裂倾向。元素锰（Mn）是提高淬透性最有效的合金元素，锰（Mn）对α-相有固溶强化作用，能够有效地改善基体强度和抗弹减性。为了显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比, 提高钢的淬透性，本发明中Si的含量比52CrMnBA有大幅提高。为了有效的提高本发明材料的强度及淬透性， Cr的含量比52CrMnBA也有所提高。铬（Cr）是碳化物形成元素，能显著提高钢的淬透性，也可降低钢中碳的活度，从而提高了弹簧钢碳扩散的激活能，减轻脱碳倾向。在通过对C、Si、Cr、Mn等元素调整的同时，本发明还添加了微量元素Nb和V，起到了细化晶粒的作用。
[0007] 有益效果：本发明具有高淬透性、高强韧性、低淬火开裂倾向性，是对目前GB1222-92弹簧钢材料的一个很好的补充，是大截面高强韧性弹性元件的最佳选择，使弹簧钢设计应力由国内普通材料的370～430MPa提高至600～700MPa，特别适用于厚度≥20㎜，≤42㎜的钢板弹簧。
具体实施方式
[0008] 一、实施例：1、本发明一种高强韧性及高淬透性的弹簧钢材料，按照以下配比设置成分，按重量百分比计，其成分为：0.50%～0.55%的C，0.90%～1.20%的Mn，0.80%～1.10%的Si，0.10%～
0.20%的V，0.90%～1.10%的Cr，0.010%～0.040%的Nb，≤0.03%的P，≤0.03%的S，其余为Fe；
2、采取成熟的常规生产钢板弹簧的工艺生产，比如生产52CrMnBA弹簧钢板的热轧工艺方法，即可实现本发明的生产。
0.20%的V，0.90%～1.10%的Cr，0.010%～0.040%的Nb，≤0.03%的P，≤0.03%的S，其余为Fe；
2、采取成熟的常规生产钢板弹簧的工艺生产，比如生产52CrMnBA弹簧钢板的热轧工艺方法，即可实现本发明的生产。
[0009] 二、各项指标对比：本发明的申请人委托厂家热轧制了一定规格的该材料，进行了相关试验，为了对比方便，选用此规格下目前综合机械性能较好的52CrMnBA来进行对比。通过试验表明，对于棒料，相对52CrMnBA来说，淬透层深可在52CrMnBA的基础上提高20%，其强度指标：屈服强度σs达1570MPa。抗拉强度σs达1750MPa，比52CrMnBA标准要求高出45%左右，其韧性指标：伸长率δ达8%左右，断面收缩率ψ达24.1%左右，较52CrMnBA的要求低，说明韧塑性较52CrMnBA材料有所下降。故本发明适用于大截面、要求高应力的弹性元件的制造用材料，特别适用于厚度≥20㎜，≤42㎜的钢板弹簧制造用材料。
[0010] 三、将50SiCrMnVA与52CrMnBA进行化学成分、淬透性、机械性能指标、疲劳寿命试验等诸项对比的数据如下列四个表所示：1、化学成分对比(%)：
2、淬透性对比：
至水冷端距离（㎜） 3.0 7.0 11.0 15.020.0 25.0 30.0
50SiCrMnVA(HRC) 61.2 60.9 60.1 60.259.9 59.0 56.3
52CrMnBA(HRC) 60.6 60.3 59.4 57.853.1 48.5 44.9
3、机械性能指标对比：
2、淬透性对比：
至水冷端距离（㎜） 3.0 7.0 11.0 15.020.0 25.0 30.0
50SiCrMnVA(HRC) 61.2 60.9 60.1 60.259.9 59.0 56.3
52CrMnBA(HRC) 60.6 60.3 59.4 57.853.1 48.5 44.9
3、机械性能指标对比：
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