CN109536829A - 一种汽车半轴套用无缝钢管及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半轴套管加工领域，尤其涉及一种汽车半轴套用无缝钢管及其生产方法。按重量百分比计算，包括如下组分：C、0.42‑0.49％，Si、0.17‑0.37％，Mn、1.40‑1.80％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr≤0.25％，Mo≤0.10％，Cu≤0.20％，Ni≤0.30％。这样，汽车半轴套管，根据其使用特点，除了对几何尺寸要求较高之外，还应具有一定的硬度、耐磨性和高的疲劳性能，因此对钢管的综合机械性能要求较高，为了使钢达到上述性能，通过降C、提Mn、加Cr等来提高强度、硬度、韧性及耐磨性，同时通过降低P、S含量，提升钢质纯净度，减少钢的热脆、冷脆，提高钢的塑性、韧性。相对于现有技术而言具有的优点是：通过对汽车半轴套管化学成分优化调整，确保钢管硬度均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及半轴套管加工领域，尤其涉及一种汽车半轴套用无缝钢管及其生产方法。
背景技术
目前，无缝钢管是一种具有中空截面、圆周无焊缝的圆型或异型钢材，大量用作流体管道或结构件，与实心钢材相比，承受相同抗弯抗扭强度钢管的重量会更轻，是一种经济截面钢材。
汽车半轴套管属于无缝钢管的一种，是用于汽车驱动桥两端的轮边支承，它在汽车运行中，不仅要承受整个车身的重量，还要承受多种复杂交变应力的作用，因此汽车半轴套对钢管材料的强度、刚性及抗疲劳性都有极高的要求，从而保证车辆安全。
汽车半轴套管采用45Mn2、40Cr、45等钢生产，钢管外径通常在Φ114mm以下，径壁比(即直径/壁厚)一般在4-8，一般只机加工外径而内径不机加工，对于此类小口径厚壁钢管，通常采用小型斜轧机组或中型连轧机组生产。但小型斜轧机组生产，钢管内表面麻面及螺旋不好控制，易出现螺旋形壁厚不均，同时由于受坯料长度影响，成品钢管长度受到限制，生产效率低；而中型连轧机组生产，由于坯型较大，钢管内六方及两端增厚明显，钢管内径无法确保。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车半轴套用无缝钢管及其生产方法，解决传统工艺生产效率低的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种汽车半轴套用无缝钢管，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.42-0.49％，Si、0.17-0.37％，Mn、1.40-1.80％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr≤0.25％，Mo≤0.10％，Cu≤0.20％，Ni≤0.30％。
进一步，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.43-0.47％，Si、0.17-0.37％，Mn、1.60-1.80％，P≤0.020％，S≤0.010％，Cr、0.10-0.25％，Mo≤0.10％，Cu≤0.20％，Ni≤0.20％。
进一步，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.45％，Si、0.27％，Mn、1.7％，P、0.010-0.020％，S、0.005-0.010％，Cr、0.15-0.25％，Mo、0.02-0.10％，Cu、0.05-0.15％，Ni、0.06-0.12％。
进一步，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.45％，Si、0.27％，Mn、1.7％，P、0.015％，S、0.007％，Cr、0.20％，Mo、0.04％，Cu、0.06％，Ni、0.08％。
一种汽车半轴套用无缝钢管的生产方法，包括由所述汽车半轴套用无缝钢管制备而成的管坯；具体操作步骤如下：
S1：对管坯进行冶炼，再经过精炼处理；
S2：对精炼后的管坯依次进行连铸、穿孔及连轧工艺处理；
S3：再通过张力减径进行定径处理后冷却；
S4：对冷却后的管坯进行后期处理。
进一步，所述步骤1中，采用钢包精炼炉进行精炼处理。
进一步，所述步骤S4中，后期处理包括切管、矫直、探伤及检查。
本发明提供一种汽车半轴套用无缝钢管，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.42-0.49％，Si、0.17-0.37％，Mn、1.40-1.80％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr≤0.25％，Mo≤0.10％，Cu≤0.20％，Ni≤0.30％。这样，汽车半轴套管，根据其使用特点，除了对几何尺寸要求较高之外，还应具有一定的硬度、耐磨性和高的疲劳性能，因此对钢管的综合机械性能要求较高，为了使钢达到上述性能，通过降C、提Mn、加Cr等来提高强度、硬度、韧性及耐磨性，同时通过降低P、S含量，提升钢质纯净度，减少钢的热脆、冷脆，提高钢的塑性、韧性。相对于现有技术而言具有的优点是：通过对汽车半轴套管化学成分优化调整，确保钢管硬度均匀性。
一种汽车半轴套用无缝钢管的生产方法，包括由所述汽车半轴套用无缝钢管制备而成的管坯；具体操作步骤如下：对管坯进行冶炼，再经过精炼处理；对精炼后的管坯依次进行连铸、穿孔及连轧工艺处理；再通过张力减径进行定径处理后冷却；对冷却后的管坯进行后期处理。这样，汽车半轴套用无缝钢管的力学性能稳定、硬度均匀、钢质纯净、尺寸精度高，表面质量良好、无内六方，完全满足汽车半轴套管高强度、高硬度、高韧性及高尺寸精度的特殊质量要求。
附图说明
图1为本发明一种汽车半轴套用无缝钢管的生产方法流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明提供一种汽车半轴套用无缝钢管，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.42-0.49％，Si、0.17-0.37％，Mn、1.40-1.80％，P≤0.030％，S≤0.007％，Cr≤0.25％，Mo≤0.10％，Cu≤0.20％，Ni≤0.30％。这样，汽车半轴套管，根据其使用特点，除了对几何尺寸要求较高之外，还应具有一定的硬度、耐磨性和高的疲劳性能，因此对钢管的综合机械性能要求较高，为了使钢达到上述性能，通过降C、提Mn、加Cr等来提高强度、硬度、韧性及耐磨性，同时通过降低P、S含量，提升钢质纯净度，减少钢的热脆、冷脆，提高钢的塑性、韧性。相对于现有技术而言具有的优点是：通过对汽车半轴套管化学成分优化调整，确保钢管硬度均匀性。
实施例1：
一种汽车半轴套用无缝钢管，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.42％，Si、0.17％，Mn、1.40％，P、0.030％，S、0.030％，Cr、0.25％，Mo、0.10％，C、0.20％，Ni、0.30％。
实施例2：
一种汽车半轴套用无缝钢管，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.43％，Si、0.177％，Mn、1.60％，P、0.020％，S、0.010％，Cr、0.10％，Mo、0.10％，Cu、0.20％，Ni、0.20％。
实施例3：
一种汽车半轴套用无缝钢管，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.45％，Si、0.27％，Mn、1.7％，P、0.010、％，S、0.005％，Cr、0.15，Mo、0.02％，Cu、0.05％，Ni、0.06％。
实施例4：
一种汽车半轴套用无缝钢管，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.45％，Si、0.27％，Mn、1.7％，P、0.015％，S、0.007％，Cr、0.20％，Mo、0.04％，Cu、0.06％，Ni、0.08％。
实施例5：
一种汽车半轴套用无缝钢管，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.42％，Si、0.28％，Mn、1.71％，P、0.018％，S、0.007％，Cr、0.19％，Mo、0.02％，Cu、0.06％，Ni、0.09％。
实施例6：
一种汽车半轴套用无缝钢管，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.45％，Si、0.25％，Mn、1.62％，P、0.015％，S、0.006％，Cr、0.21％，Mo、0.04％，Cu、0.05％，Ni、0.08％。
实施例7：
一种汽车半轴套用无缝钢管，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.47％，Si、0.30％，Mn、1.75％，P、0.012％，S、0.008％，Cr、0.20％，Mo、0.05％，Cu、0.07％，Ni、0.07％。
实施例8：
一种汽车半轴套用无缝钢管，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.45％，Si、0.27％，Mn、1.7％，P、0.020％，S、0.010％，Cr、0.25％，Mo、0.10％，Cu、0.15％，Ni、0.12％
实施例9：
一种汽车半轴套用无缝钢管，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.47％，Si、0.37％，Mn、1.80％，P、0.020％，S、0.010％，Cr、0.25％，Mo、0.10％，Cu、0.20％，Ni、0.20％。
实施例10：
一种汽车半轴套用无缝钢管，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.49％，Si、0.37％，Mn、1.80％，P、0.030％，S、0.030％，Cr、0.25％，Mo、0.10％，Cu、0.20％，Ni、0.30％。
下面将结合77*10 45Mn2来对本发明进行示例性说明。
1、冶炼管坯
通过冶炼和连铸，得到示例1至3的管坯。示例1至3的管坯的化学成分如表1所示。
实施例1至10的管坯的化学成分(wt％)
表1
在转炉冶炼、炉外精炼、连铸生产过程中，严格按照规范进行操作，使钢的化学成分均匀、钢质纯净。
2、钢管轧制
利用Φ89连轧机组(六机架三辊限动芯棒)，采用Φ150mm圆坯，在环形炉1240±10℃加热、加热时间120min，经过穿孔、连轧(使用头尾削尖系统)，通过张力减径机(使用CEC系统)安装专门设计的圆孔型(椭圆度系数1.02-1.03)及控制终轧温度750-800℃，然后在步进式冷床进行空冷。
3、钢管性能检测
示例1-3的汽车半轴套用无缝钢管的性能检测结果见表2～表3。
实施例1-10常温力学性能检验结果
表2
实施例1-10非金属夹杂物检验结果
表3
从表2-表3可以看出，本发明的汽车半轴套用无缝钢管钢质纯净，具有较高的强度、硬度及韧性，而且性能均匀，完全满足汽车半轴套用无缝钢管(YB/T 5035-2010)的要求。
钢管几何尺寸检测
实施例1-10的汽车半轴套用无缝钢管的几何尺寸检测结果见表4。
表4
| 实施例 | 规格(mm) | 外径(mm) | 内径(mm) |
| 1 | 77*10 | 76.7-77.2 | 57.2-58.1 |
| 2 | 77*10 | 76.8-77.2 | 57.1-58.1 |
| 3 | 77*10 | 76.9-77.3 | 57.3-58.0 |
| 4 | 77*10 | 76.8-77.1 | 57.2-57.8 |
| 1 | 77*10 | 76.7-77.0 | 57.1-58.0 |
| 2 | 77*10 | 76.9-77.3 | 57.0-57.8 |
| 3 | 77*10 | 76.8-77.2 | 57.2-58.2 |
| 8 | 77*10 | 76.9-77.3 | 57.2-58.0 |
| 9 | 77*10 | 76.8-77.2 | 57.1-58.0 |
| 10 | 77*10 | 76.7-77.2 | 57.2-58.2 |
从表4可以看出，钢管外径介于76.7-77.3mm之间、椭圆度最大0.4mm，内径介于57.0-58.2mm之间、椭圆度最大1.0mm，完全满足用户外径±0.5mm、内径-0.5mm/+1.5mm的要求。
本发明的一种汽车半轴套用无缝钢管的生产方法，如图1所示：包括由所述汽车半轴套用无缝钢管制备而成的管坯；具体操作步骤如下：对管坯进行冶炼，再经过精炼处理；对精炼后的管坯依次进行连铸、穿孔及连轧工艺处理；再通过张力减径进行定径处理后冷却；对冷却后的管坯进行后期处理。这样，汽车半轴套用无缝钢管的力学性能稳定、硬度均匀、钢质纯净、尺寸精度高，表面质量良好、无内六方，完全满足汽车半轴套管高强度、高硬度、高韧性及高尺寸精度的特殊质量要求。
本发明的一种汽车半轴套用无缝钢管的生产方法，如图1所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述步骤1中，采用钢包精炼炉进行精炼处理。
本发明的一种汽车半轴套用无缝钢管的生产方法，如图1所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述步骤S4中，后期处理包括切管、矫直、探伤及检查。
转炉冶炼→LF炉精炼→连铸管坯→穿孔→连轧→张力减径→冷床→切管→矫直→探伤→检查→钢管成品
根据本发明一种45Mn2汽车半轴套管的生产方法包括步骤：
a、冶炼管坯，所述管坯的化学成分按计为：C 0.42-0.49％、Si 0.17-0.37％、Mn1.40-1.80％、P≤0.030％、S≤0.030％、Cr≤0.25％、Mo≤0.10％、Cu≤0.20％、Ni≤0.30％以及余量的Fe和不可避免的杂质。
b、化学成分优选：C 0.43-0.47％、Si 0.17-0.37％、Mn 1.60-1.80％、P≤0.020％、S≤0.010％、Cr 0.10-0.25％、Mo≤0.10％、Cu≤0.20％、Ni≤0.20％。
c、热轧过程控制：利用Φ89连轧机组，采用Φ150mm圆坯，在环形炉1240±10℃加热、加热时间120min，经过穿孔、连轧(配备头尾削尖系统)，通过张力减径机(配备CEC系统)安装特殊设计的圆孔型(椭圆度系数1.02-1.03)及控制终轧温度750-800℃，然后在步进式冷床进行空冷。
汽车半轴套管，根据其使用特点，除了对几何尺寸要求较高之外，还应具有一定的硬度、耐磨性和高的疲劳性能，因此对钢管的综合机械性能要求较高。为了使钢达到上述性能，通过降C、提Mn、加Cr等来提高强度、硬度、韧性及耐磨性，同时通过降低P、S含量，提升钢质纯净度，减少钢的热脆、冷脆，提高钢的塑性、韧性。故将钢的化学成分按优选成分进行设计。
为了得到强度、硬度、韧性及耐磨性的最佳匹配，要求钢管应采用轧制正火成型方式，故对环炉加热温度、轧制速度、终轧温度等进行控制，由于45Mn2钢的Ar3在704℃左右，因此将钢管终轧温度控制在750-800℃。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种汽车半轴套用无缝钢管，其特征在于，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.42-0.49％，Si、0.17-0.37％，Mn、1.40-1.80％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr≤0.25％，Mo≤0.10％，Cu≤0.20％，Ni≤0.30％。
2.根据权利要求1所述的汽车半轴套用无缝钢管，其特征在于，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.43-0.47％，Si、0.17-0.37％，Mn、1.60-1.80％，P≤0.020％，S≤0.010％，Cr、0.10-0.25％，Mo≤0.10％，Cu≤0.20％，Ni≤0.20％。
3.根据权利要求2所述的汽车半轴套用无缝钢管，其特征在于，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.45％，Si、0.27％，Mn、1.7％，P、0.010-0.020％，S、0.005-0.010％，Cr、0.15-0.25％，Mo、0.02-0.10％，Cu、0.05-0.15％，Ni、0.06-0.12％。
4.根据权利要求3所述的汽车半轴套用无缝钢管，其特征在于，按重量百分比计算，包括如下组分：
C、0.45％，Si、0.27％，Mn、1.7％，P、0.015％，S、0.007％，Cr、0.20％，Mo、0.04％，Cu、0.06％，Ni、0.08％。
5.一种汽车半轴套用无缝钢管的生产方法，其特征在于，包括由权利要求1-4任意一项所述汽车半轴套用无缝钢管制备而成的管坯；具体操作步骤如下：
S1：对管坯进行冶炼，再经过精炼处理；
S2：对精炼后的管坯依次进行连铸、穿孔及连轧工艺处理；
S3：再通过张力减径进行定径处理后冷却；
S4：对冷却后的管坯进行后期处理。
6.根据权利要求5所述的汽车半轴套用无缝钢管的生产方法，其特征在于：所述步骤1中，采用钢包精炼炉进行精炼处理。
7.根据权利要求5所述的汽车半轴套用无缝钢管的生产方法，其特征在于：所述步骤S4中，后期处理包括切管、矫直、探伤及检查。
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