CN104164628A - 一种高强度汽车发动机盖钢材料及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度汽车发动机盖钢材料及其制造工艺，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.5%、硅0.045-0.06%、锰0.2-0.25%、钴0.65-0.7%、铜0.03-0.05%、硼0.03-0.04%、镍0.02-0.03%、铋0.001-0.003%、铌0.06-0.07%、钽0.03-0.04%、钛0.02-0.05%、硫0.06-0.065%、磷0.028-0.032%、余量为铁；本发明先制成合金块再通过熔化并加入合金元素制成铸件，以达到提高超高强度合金钢锻件的韧性，减少超高强度合金钢锻件疲劳强度/抗拉强度比值的下降程度，本发明的钢材料中通过加入铋、铌、钽等稀土金属，大大增加了合金的耐磨性能，冷加工性能。

Description

一种高强度汽车发动机盖钢材料及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种合金钢及其制造方法，特别涉及一种高强度汽车发动机盖钢材料的制造工艺。

背景技术

    汽车的金属配套零件，不仅在结构强度与功能上有较高的要求，同时在机械加工上同样重要，这样的要求不仅是满足汽车使用上的基本条件，同时也是安全可靠延长使用寿命的保障。

现有技术中，生产汽车配件的钢材为普通的中低含量合金钢，因这些汽车金属配件在使用功能上一般是频繁的运动部件，磨损率很高，更换频繁，增加了维护成本；寻找到一种提高硬度和耐磨性能，同时零件表面耐热性能高的中低含量的合金钢就显的非常重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度汽车发动机盖钢材料的制造工艺。

本发明采用如下技术方案：

高强度汽车发动机盖钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.5%、硅0.045-0.06%、锰0.2-0.25%、钴0.65-0.7%、铜0.03-0.05%、硼0.03-0.04%、镍0.02-0.03%、铋0.001-0.003%、铌0.06-0.07%、钽0.03-0.04%、钛0.02-0.05%、硫0.06-0.065%、磷0.028-0.032%、余量为铁。

高强度汽车发动机盖钢材料的制造工艺，包括以下步骤：

（1）合金块的制作：将铬铁与废铁按 2.5-3.5：1比例投入真空感应炉中熔化，再加入废钢，作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧；然后依次加入碳、硅、锰、铜、硼、钽、钛合金元素合金化，所述的硅、钽、钛合金元素加入量为其配方中各自质量百分比的3/5，熔化过程中采用精炼剂精炼、浇铸、铸后热处理等，冷却后制成钢坯；

（2）铸造：将步骤（1）的钢坯放入电弧炉中熔化至熔融状态，然后向其中加入剩余量的硅、钽、钛合金元素，搅拌均匀，保温20-30分钟，再向其中加入其它剩余组成合金元素，充分搅拌均匀，在 1340-1550℃精炼50-55min，保温15-20min后取样，分析成分后，调整成分，熔化15-20min，铸造成型，出钢温度为1150-1520℃；

（3）锻造及热处理：对步骤（2）中的成型件进行锻造，开锻温度≥1050℃，终锻温度≥880℃，锻造变形量≥28%，锻造后缓慢冷却到室温再退火，退火温度 650-700℃，保温时间1-1.5h；然后进行淬火处理，淬火温度820-870℃，回火温度400-480℃，回火时间 40-50min。

本发明的有益效果：

本发明先制成合金块再通过熔化并加入合金元素制成铸件，以达到提高超高强度合金钢锻件的韧性，减少超高强度合金钢锻件疲劳强度/抗拉强度比值的下降程度，本发明的钢材料中通过加入铋、铌、钽等稀土金属，大大增加了合金的耐磨性能，冷加工性能。

具体实施方式

实施例1：高强度汽车发动机盖钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.4%、硅0.05%、锰0.22%、钴0.68%、铜0.04%、硼0.035%、镍0.025%、铋0.002%、铌0.065%、钽0.035%、钛0.04%、硫0.062%、磷0.03%、余量为铁。

高强度汽车发动机盖钢材料的制造工艺，包括以下步骤：

（1）合金块的制作：将铬铁与废铁按3：1比例投入真空感应炉中熔化，再加入废钢，作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧；然后依次加入碳、硅、锰、铜、硼、钽、钛合金元素合金化，所述的硅、钽、钛合金元素加入量为其配方中各自质量百分比的3/5，熔化过程中采用精炼剂精炼、浇铸、铸后热处理等，冷却后制成钢坯；

（2）铸造：将步骤（1）的钢坯放入电弧炉中熔化至熔融状态，然后向其中加入剩余量的硅、钽、钛合金元素，搅拌均匀，保温25分钟，再向其中加入其它剩余组成合金元素，充分搅拌均匀，在 1550℃精炼55min，保温15-20min后取样，分析成分后，调整成分，熔化15-20min，铸造成型，出钢温度为1510℃；

（3）锻造及热处理：对步骤（2）中的成型件进行锻造，开锻温度≥1050℃，终锻温度≥880℃，锻造变形量≥28%，锻造后缓慢冷却到室温再退火，退火温度 680℃，保温时间1-1.5h；然后进行淬火处理，淬火温度850℃，回火温度450℃，回火时间 45min。

本发明制造的的汽车发动机盖试验数据：抗拉强度σb≥ 1150MPa；屈服强度σ0.2≥ 1092MPa ；延伸率 δ5(‰) ≥ 9；断面收缩率ψ(‰)≥ 24；室温冲击韧性αku(42℃)≥72J/cm²；低温冲击韧性σku(-40℃)≥ 38J/cm²；硬度HRC42-45；由此合金钢制作的汽车发动机盖的抗拉强度和低温冲击等性能远好于高锰钢，汽车发动机盖的使用寿命能大大提高。

Claims (2)

1.一种高强度汽车发动机盖钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.5%、硅0.045-0.06%、锰0.2-0.25%、钴0.65-0.7%、铜0.03-0.05%、硼0.03-0.04%、镍0.02-0.03%、铋0.001-0.003%、铌0.06-0.07%、钽0.03-0.04%、钛0.02-0.05%、硫0.06-0.065%、磷0.028-0.032%、余量为铁。

2.一种如权利要求1所述的高强度汽车发动机盖钢材料的制造工艺，其特征在于包括以下步骤：

（1）合金块的制作：将铬铁与废铁按 2.5-3.5：1比例投入真空感应炉中熔化，再加入废钢，作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧；然后依次加入碳、硅、锰、铜、硼、钽、钛合金元素合金化，所述的硅、钽、钛合金元素加入量为其配方中各自质量百分比的3/5，熔化过程中采用精炼剂精炼、浇铸、铸后热处理等，冷却后制成钢坯；

（2）铸造：将步骤（1）的钢坯放入电弧炉中熔化至熔融状态，然后向其中加入剩余量的硅、钽、钛合金元素，搅拌均匀，保温20-30分钟，再向其中加入其它剩余组成合金元素，充分搅拌均匀，在 1340-1550℃精炼50-55min，保温15-20min后取样，分析成分后，调整成分，熔化15-20min，铸造成型，出钢温度为1150-1520℃；

（3）锻造及热处理：对步骤（2）中的成型件进行锻造，开锻温度≥1050℃，终锻温度≥880℃，锻造变形量≥28%，锻造后缓慢冷却到室温再退火，退火温度 650-700℃，保温时间1-1.5h；然后进行淬火处理，淬火温度820-870℃，回火温度400-480℃，回火时间 40-50min。