变截面板簧用35SiMnVB弹簧钢
专利汇可以提供变截面板簧用35SiMnVB弹簧钢专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 为一种变截面板簧用35SiMnVB 弹簧 钢 ，属于 合金 弹簧钢 领域，主要用于制造 汽车 的变截面板簧。本发明的35SiMnVB弹簧钢的成分(重量％)为：C0.30～0.40，Si0.80～1.40，Mn1.0～1.60，V0.08～0.13，B0.0005～0.005，P≤0.035，S≤0.035，其余为 铁 。本发明的35SiMnVB能满足弹簧钢 热处理 后的硬度要求，其淬透性比50CrMn，50CrVA和35SiMnB要高。，下面是变截面板簧用35SiMnVB弹簧钢专利的具体信息内容。
本发明属于合金弹簧钢领域。主要用于制造汽车的变截面板簧。
汽车中采用少片变截面板簧的主要优点是使板簧总成重量明显减轻，约减轻20～30%，因而有效地减少汽车耗钢量，使汽车自重减少而载重量增加，并使汽车的消耗功率减少，因此具有十分显著的经济效益。
目前国外广泛采用的变截面板簧用钢主要为5160、51B60、即SUP9、SUP10、SUP11，相当于我国钢号60CrMn、60CrMnB，德国、奥地利采用50CV4，相当于我国钢号50CrV，英国为CrMn系和CrMnMo系，美国为CrMn系和CrMnB系，日本为CrMnnV和CrMnB系。即钢中都含有Cr，这些钢中的C含量均较高，即系中高碳弹簧钢，而我国Cr资源较少，需要开发不含Cr的新型弹簧钢，以满足制造变截面板簧的需要。
重庆汽车研究所与本发明人合作研制生产出中低碳弹簧钢35SiMnB，如CN85100662A的专利申请，该钢种用之替代60Si2Mn和55SiMnVB钢使用已取得良好效果，其力学性能明显高于GB1222-84对60Si2Mn和55SiMnVB钢的要求，且由于韧塑性富余量较大，因而实际上也高于GB1222-84对50CrMn及50CrVA钢的性能要 求。此外，由于碳含量的降低，因而其成形性和脱碳敏感性也将优于或相当于50CrMn。虽然该钢的淬透性比60Si2Mn有一定提高，接近于55SiMnVB，但仍低于50CrVA或50CrMn，由于变截面板簧用钢要求高的淬透性，这就限制了该钢种在较大尺寸的变截面板簧上的应用。如在35SiMnB钢的基础上添加适当的合金元素，保留35SiMnB钢的优点而进一步提高其淬透性，降低其脱碳敏感性，细化晶粒，便有可能研制出新型的中低碳变截面板簧用钢，从而形成系列产品，适应汽车板簧用钢的发展趋势，为我国弹簧钢的发展开辟一条新路。
本发明的目的是研制一种新的适合于变截面板簧的中低碳弹簧钢35SiMnVB。
本发明目的是通过在35SiMnB钢的基础上添加适量的V元素而实现，其成分为（重量%）：
C 0.30～0.40;Si 0.80～1.4;Mn 1.0～1.60;V 0.08～0.13;B 0.0005～0.005;P≤0.035;S≤0.035，余为Fe。
根据微合金钢的有关理论，若能在钢材热处理淬火加热温度下使V进入固溶态，则加V也能有效提高钢材的淬透性。而且，在回火过程中使V（VN）沉淀析出，将还能明显提高钢的强度。
固溶度积方程和V含量的确定：
VN在奥氏体中的固溶度积公式为：
Lg（[V]·[N]）＝3.63-8700/T或Lg（[V]·[N]）＝3.46-8330/T
电炉钢的氮含量通常为0.007%，但35SiMnVB钢由于需先插Ti定N以提高B的回收率，有效N很少，故可不考虑形成VN的可能。
VC在奥氏体中的固溶度积公式为：Lg（[V]·[C]）＝6.7-9500/T135SiMnVB高限C含量若定为0.38%，V含量高限若定0.10%，则由上式可计算出VC的全固溶温度约为894℃，只要淬火加热温度接近或略高于894℃，则可使全部V进入固溶态。而固溶态的V将可提高钢材的淬透性，0.10%固溶V大致的淬透性因子为1.58，35SiMnB钢的淬透直径（油淬）约为15mm，因而35SiMnVB的淬透直径（油淬）将可达23.7mm，基本上与50CrMn及50CrV钢相当，可适用于大多数变截面板簧。相对来说，55SiMnVB钢860℃淬火加热时仅有约0.037%V进入固态，大部分V仍以VC形式存在，因而，其所含的V并不能提高钢材的淬透性。
根据35SiMnVB的成分和以上的关于微合金理论的计算结果，确定了本发明的上述的成分。
35SiMnVB采用电炉冶炼，亦可采用顶吹转炉冶炼，冶炼时对冶炼工艺并无特殊要求，但由于钢中含有B，而加B时，B极易和钢中氧、氮化合，生成化合硼，使B失去提高淬透性的作用，因此冶炼时一定要注意脱氧、定氮操作和加B的方法，保证钢中的酸溶硼含量。目前申请人已掌握了炼钢工艺 和加硼方法，并且B的回收已相当稳定，从而保证了B钢的冶炼质量。钢锭经轧机开坯，钢锭入炉温度应小于800℃，加热温度为1100～1050℃。对已生产的30多炉检验结果表明：一般疏松为0.5～1.0级，中心疏松为0.5～1.0级，偏析0～1.0级，即钢的低倍组织级别较低，比较理想。钢坯装炉温度不大于800℃，加热温度为1100～1180℃，开轧温度为1050～1150℃，终轧温度大于850℃
根据上述成分和工艺生产的板簧的力学性能为：
σ0.2MPaσbMPaδ10% ψ% akJ
>1450 >1550 >9 >40 >50
本发明的35SiMnVB弹簧钢的处理工艺，力学性能、组织特征、断口形貌的实验研究及其和其它工业上用的50CrMn、50CrVA弹簧钢有关性能对比如下：
1、热处理工艺和力学性能
为全面对比35SiMnVB与工业用的弹簧钢35SiMnB、50CrMn、50CrVA的性能，对35SiMnVB的热处理工艺，包括临界区加热温度，不同淬火温度，不同回火温度进行了系统研究。在860～920℃范围内淬火时，淬火温度对35SiMnVB性能无明显影响，35SiMnVB钢也有较宽的回火范围，即 400～460℃，能够满足弹簧钢热处理后的硬度要求：HRC40～47。35SiMnVB钢在不同工艺处理后，及其它弹簧钢35SiMnB、50CrMn、50CrVA的常温力学性能对比列于表1和2。
2、本发明的35SiMnVB的淬透性和其它各弹簧钢的对比
本发明的35SiMnVB（4炉工业生产钢实测值）和35SiMnVB、50CrMn、50CrVA钢的淬透性对比见表3。四种钢的99%、95%和50%马氏体（中限成分）距水冷端的距离列于表3。从表3所列各数据可以看出：35SiMnVB其淬透性比50CrMn、50CrVA和35SiMnB要高，为使油淬后心部获得95%以上的马氏体，所允许的板簧厚度为：50CrMn＜18mm，35SiMnVB＜28mm，50CrVA＜11mm。考虑到冶金质量和成分的波动，我们通常将35SiMnVB的应用板簧厚度限制在＜20～24mm的范围。如采用水溶性介质使其冷速介于水油之间，那么35SiMnVB45mm的扁钢淬火后心部也可获得%的马氏体。
表3 35SiMnVB、35SiMnB、50CrMn、50CrVA的淬透性比较
3、脱碳敏感性试验
脱碳对弹簧钢的疲劳寿命有重要影响，人们总希望弹簧钢的脱碳层深度越低越好。本项研究中用等温处理和等时处理研究了一些弹簧钢的脱碳敏感性，并用扩散方程计算了各种条件下的脱碳层深度，计算了钢中碳活度和脱碳层深度的关系。根据金相观察的结果，用晶界扩散效应解释了个别钢种脱碳层深度与理论预测不一致的原因。一系列的研 究结果表明：35SiMnVB的脱碳敏感性优于35SiMnB、50CrMn而与50CrVA相当。这与该钢的C、Si含量较低，钢中碳活度较低，B又有效地降低晶界扩散效应等因素有关，本发明的35SiMnVB钢具有低的脱碳敏感性，给冶金、轧制生产和板簧疲劳寿命的提高都提供了有利条件。
4、韧性特性的研究
本次研究首次系统地研究了各弹簧钢的韧性特性，包括冲击韧性，低温冲击韧性，动载断裂韧性和断裂韧性;并对断口进行了系统分析。这对于正确认识和评价弹簧钢的韧性特性提供了依据。所得结果表明：低碳弹簧钢较中、高碳弹簧钢具有较高的韧性储备，尤其是低温冲击韧性;低碳弹簧钢具有更高的韧性储备，这为在寒带使用时，保证板簧的使用寿命提供了重要依据。需要说明，对比试验的弹簧钢35SiMnVB、50CrMn和50CrVA是韧性较优良的弹簧钢。
5、应变疲劳特性的研究
本项研究亦首次系统地研究了弹簧钢50CrMn、35SiMnVB、35SiMnB、50CrVA应变疲劳特性，不同硬度的低碳弹簧钢的应变疲劳特性，所得的结果为分析、选择弹簧钢的过载性能，尤其是高负荷，高应力弹簧钢的选用提供了重要参考数据，在应变疲劳的特性研究中，测量了各钢的应变疲劳曲线、循环应力一应变曲线，并据测量结果进行了回归分析，将回归分析所得各参量应用已有的关系进行计算，并比较了计算值和实测值，同时观察了疲劳断 口，测量了断口中的疲劳区和瞬断区大小，观察了形貌，得出如下结果：（1）在硬度相同的情况下，当循环次数大于103即应变幅△ε/2＜10-2时，不同弹簧钢的应变疲劳曲线相近，但在高应变区，延性较高的弹簧钢，尤其是低碳弹簧钢35SiMnVB具有略高的疲劳寿命，或者说延性较高的弹簧钢具有较高的过载抗力;（2）同样硬度下，随循环应变变量的增加，疲劳区变小，瞬断区变大;（3）同一钢种，同一应变量下，尤其是在较高的应变动幅下，随着硬度增加，疲劳区变小，瞬断区变大;（4）瞬断区的断口形貌随硬度增加，而脆性特征增加;（5）所有弹簧钢都表现出循环软化，但低碳弹簧钢35SiMnVB循环软化量低于中、高碳弹簧钢。
本次研究，我们进一步以循环形变和循环应力松驰实验方法对35SiMnVB、50CrMn及50CrVA的松驰抗力进行进一步的研究，前者是控制规定应力，测量循环蠕变（或变形量），后者则是控制循环应变，测量应力松弛情况对循环变形的研究结果表明：循环变形可用方程△ε＝εN°来描述;在对比的三个钢中，以50CrVA的循环变形量最小，50CrMn钢的循环变形量较大，35SiMnVB钢居中;循环变形量和循环次数有关，和材料有关，并和循环应力幅有关，而循环应力松弛则可用方程△σ＝KLg△ε来描述，而循环应力松驰量的大小比较表明：中、低碳弹簧钢和老的中、高碳弹簧钢相当。这再次表明，35SiMnVB，在循环应力条件下，其抗松弛稳定性也是令人满意的。
7、弹簧钢内耗的测定
为了探讨弹簧钢的松弛抗力、平顺性与弹簧钢的内秉参量内耗之间的关系，以期证明新型弹簧钢的松弛抗力和平顺性是可以和老弹簧钢相比的，测定了同样硬度下的几种弹簧钢的大内耗，结果表明，新弹簧钢与60Si2Mn，55SiMnVB，50CrMn基本类同，这再次表明受这一参量影响的板簧的其它性能也是类同的。
实施例：
本发明的35SiMnVB的生产实施例如下表
表中的成分均为重量%，其余为Fe。
其冶炼工艺如前述。
轧态扁试样经880℃油淬，370℃回火处理后，机械性能如下表
备注：每炉两个试样
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