汽車零部件用特殊鋼講座

1、1 2006年我國(guó)汽車總產(chǎn)量已達(dá)到年我國(guó)汽車總產(chǎn)量已達(dá)到700萬(wàn)輛萬(wàn)輛, 汽車用特鋼占全國(guó)特鋼總產(chǎn)量汽車用特鋼占全國(guó)特鋼總產(chǎn)量 的的35%左右，汽車產(chǎn)量的快速增長(zhǎng)已極大地推動(dòng)了對(duì)特鋼的需求。我國(guó)汽車工左右，汽車產(chǎn)量的快速增長(zhǎng)已極大地推動(dòng)了對(duì)特鋼的需求。我國(guó)汽車工 業(yè)用鋼材品種構(gòu)成為業(yè)用鋼材品種構(gòu)成為:鋼板鋼板40-60%，鋼帶鋼帶5-7%，特鋼長(zhǎng)材，特鋼長(zhǎng)材28-35%，鋼管，鋼管2-5%。 特鋼品種：碳結(jié)鋼特鋼品種：碳結(jié)鋼24-35%，合結(jié)鋼，合結(jié)鋼30-35%，彈簧鋼，彈簧鋼24-27%，冷鐓鋼，冷鐓鋼7-12%， 易切鋼易切鋼3%，耐熱鋼，耐熱鋼1%。 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車

2、有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 2 閥簧 凸輪軸 定時(shí)齒 輪 凸 輪 小齒 輪 轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向軸差速齒輪 懸簧 活 塞 桿 滑輪 曲軸連桿 離合器齒輪 傳動(dòng)齒輪 轉(zhuǎn)向系桿 制動(dòng)活塞輪轂螺栓和螺母 傳動(dòng)軸 后輪軸 鋼絲簾 線 （徑向 輪胎） 座椅安全 帶牽引器 十字 頭 汽車部分關(guān)鍵零部件 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 3 汽車用結(jié)構(gòu)鋼主要用于生產(chǎn)制造發(fā)動(dòng)機(jī)汽車用結(jié)構(gòu)鋼主要用于生產(chǎn)制造發(fā)動(dòng)機(jī) 系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)系

3、統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng) 系統(tǒng)、懸架減震系統(tǒng)的重要零部件。系統(tǒng)、懸架減震系統(tǒng)的重要零部件。 對(duì)汽車用結(jié)構(gòu)鋼的基本性能要求是：對(duì)汽車用結(jié)構(gòu)鋼的基本性能要求是： 材料性能的穩(wěn)定性和可靠性材料性能的穩(wěn)定性和可靠性 材料的可加工性材料的可加工性工藝性工藝性 經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性良好的性價(jià)比良好的性價(jià)比 汽車用特殊鋼 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 4 齒輪鋼齒輪鋼 彈簧鋼彈簧鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 易切鋼易切鋼 非調(diào)質(zhì)鋼非調(diào)質(zhì)鋼 冷鐓鋼冷鐓鋼 氣閥鋼氣閥鋼 汽車用特殊鋼分類 東風(fēng)汽車有限公

4、司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 5 齒輪鋼齒輪鋼 齒輪鋼主要用于生產(chǎn)制造齒輪鋼主要用于生產(chǎn)制造: 汽車變速箱軸、齒類零件；汽車驅(qū)動(dòng)橋汽車變速箱軸、齒類零件；汽車驅(qū)動(dòng)橋 差速器主從動(dòng)齒、星形齒、半軸齒輪；轉(zhuǎn)差速器主從動(dòng)齒、星形齒、半軸齒輪；轉(zhuǎn) 向器蝸輪、蝸桿、齒條；發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)齒輪向器蝸輪、蝸桿、齒條；發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)齒輪 等。等。 主要性能要求：主要性能要求： 零件要求具有良好的抗彎曲疲勞、接觸疲零件要求具有良好的抗彎曲疲勞、接觸疲 勞性能；良好的抗沖擊載荷的能力；表面勞性能；良好的抗沖擊載荷的能力；表面 有良好的抗高面

5、壓和耐磨性能。有良好的抗高面壓和耐磨性能。 汽車齒輪用鋼 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 6 齒輪鋼齒輪鋼 齒輪鋼主要制造工藝流程齒輪鋼主要制造工藝流程: 熱軋鋼（下料）熱軋鋼（下料） 鍛造鍛造 鍛坯熱鍛坯熱 處理處理 切削加工切削加工 滲碳（或碳滲碳（或碳 氮共滲）氮共滲） 噴丸噴丸 磨內(nèi)孔或珩磨齒磨內(nèi)孔或珩磨齒 汽車齒輪用鋼汽車齒輪用鋼 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 成品成品檢驗(yàn)檢驗(yàn) 7 齒輪鋼齒輪

6、鋼 齒輪鋼的工藝性能要求齒輪鋼的工藝性能要求: 1）鍛造性能（熱頂鍛試驗(yàn)）鍛造性能（熱頂鍛試驗(yàn)）熱成型能力。熱成型能力。 2）切削加工性能）切削加工性能切削效率、刀具磨損、切削效率、刀具磨損、 刀具壽命刀具壽命 3）熱處理工藝性能）熱處理工藝性能滲碳速度、變形、晶滲碳速度、變形、晶 粒度、淬透性。粒度、淬透性。 汽車齒輪用鋼 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 8 國(guó)內(nèi)主要齒輪鋼國(guó)內(nèi)主要齒輪鋼 Cr系 SCr415、SCr420、 37CrS4 豐田、本田、日產(chǎn)系列豐田、本田、日產(chǎn)系列 車，夏利、桑塔納

7、車，夏利、桑塔納 Cr-Mn系20CrMnTi、16MnCr5、 20MnCr5、25MnCr5、 28MnCr5 一汽、東風(fēng)商用車、捷一汽、東風(fēng)商用車、捷 達(dá)、奧迪、桑塔納、富達(dá)、奧迪、桑塔納、富 康、標(biāo)致康、標(biāo)致 Cr-Mn-BZF6、ZF7斯太爾、綦江齒輪斯太爾、綦江齒輪 Cr-Mo20CrMoH、22CrMoH、 27CD4、SCM822H、 SCM420H 東風(fēng)商用車、一汽變速東風(fēng)商用車、一汽變速 箱箱 Cr-Ni-Mo SAE8620、 SAE8627 17CrNiMo6、 21CrNiMo5H 伊頓、依維柯、一汽商伊頓、依維柯、一汽商 用車用車 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車

8、有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 9 以汽車用齒輪鋼為例，國(guó)內(nèi)主要特鋼廠生產(chǎn)的汽車用以汽車用齒輪鋼為例，國(guó)內(nèi)主要特鋼廠生產(chǎn)的汽車用 高級(jí)齒輪鋼：高級(jí)齒輪鋼： 1 1）氧含量）氧含量15ppm15ppm 2 2）淬透性帶寬）淬透性帶寬5 58 8個(gè)個(gè)HRCHRC 3 3）非金屬夾雜物：）非金屬夾雜物：A2A2級(jí)、級(jí)、B1.5B1.5級(jí)、級(jí)、C0.5C0.5級(jí)、級(jí)、 D0.5D0.5級(jí)級(jí) 4)4)晶粒度：晶粒度：6 6級(jí)級(jí) 5 5）成分目標(biāo)值控制水平：）成分目標(biāo)值控制水平： 碳當(dāng)量可以控制在碳當(dāng)量可以控制在0.02%,其總體水平已達(dá)到國(guó)際

9、其總體水平已達(dá)到國(guó)際 先進(jìn)水平。先進(jìn)水平。 元元素素 C C M M n n C C r r M M o o N N i i 波波動(dòng)動(dòng)范范圍圍 0 0 . . 0 0 1 1 0 0 . . 0 0 2 2 0 0 . . 0 0 2 2 0 0 . . 0 0 1 1 0 0 . . 0 0 1 1 汽車用鋼冶金質(zhì)量的控制 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 10 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 試驗(yàn)載 荷

10、（KN） 一般冶煉一般冶煉 循環(huán)周期循環(huán)周期 （105） 爐外精煉爐外精煉 循環(huán)周期循環(huán)周期 （105） 疲勞壽命相對(duì)比（疲勞壽命相對(duì)比（%） 一般冶煉一般冶煉爐外精煉爐外精煉 41.652.274.97100219 47.750.7882.16100274 53.900.691.12100162 20CrMnTi純凈度對(duì)齒輪彎曲疲勞性能的影響純凈度對(duì)齒輪彎曲疲勞性能的影響 11 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 20CrMnTi純凈度對(duì)齒輪接觸疲勞性能的影響純凈度對(duì)齒輪接觸疲勞性能的影響 試驗(yàn)條件

11、樣樣 品品 號(hào)號(hào) 冶煉冶煉 情況情況 循環(huán)周次循環(huán)周次 (106 平均周次平均周次 (106) 相對(duì)疲相對(duì)疲 勞壽命勞壽命 (%) 采用封閉式變速 箱總成疲勞試驗(yàn) 臺(tái),加載363N.m, 一軸轉(zhuǎn)速 1450r/min,潤(rùn)滑 油溫65,齒面產(chǎn) 生4mm2或出現(xiàn) 長(zhǎng)度達(dá)80%齒長(zhǎng) 的麻點(diǎn)時(shí)停止 1 一般一般 冶煉冶煉 0.540.59100 20.61 30.63 4 爐外爐外 精煉精煉 1.101.38234 51.54 61.49 12 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 噴丸強(qiáng)化對(duì)齒輪疲勞壽命的影響噴

12、丸強(qiáng)化對(duì)齒輪疲勞壽命的影響 處理 狀態(tài) 扭矩為扭矩為450N.m彎曲彎曲 疲勞壽命疲勞壽命 扭矩為扭矩為370N.m彎曲疲彎曲疲 勞壽命勞壽命 平均值平均值相對(duì)值相對(duì)值 平均值平均值相對(duì)值相對(duì)值 未噴丸0.75106100%3.85106100% 強(qiáng)化噴丸 3.45106456%5.06106131% 13 60120180240300360 Time at Temperature, (minutes) 0 20 40 60 80 Mean Austenite Grain Diameter, (m) T 0.02Nb 0.06Nb 0.1Nb Rolling Schedule: HR Soak

13、ing T : 950oC 60120180240300360 Time at Temperature, (minutes) 0 10 20 30 40 Mean Austenite Grain Diameter, (m) 0.02Nb 0.06Nb 0.1Nb Rolling Schedule: CR Soaking T : 950oC R. Thompson et al., ASPPRC, CSM SAE (2007) 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 14 Fatigue Test at Roo

14、m Temperature Utilize modified Brugger Sample Vacuum Carburized at 1050 oC Frequency = 30 Hz Base alloy = SAE 8620 Nb-Modified Carburized Gear Steels A llo y C N b T i 0 . 0 2 N b 0 . 2 1 0 . 0 2 2 0 . 0 3 0 . 0 6 N b 0 . 2 2 0 . 0 5 4 0 . 0 3 4 0 . 1 N b 0 . 2 2 0 . 1 0 9 0 . 0 3 2 Ti-modified SAE

15、8620 steel with 0.8 Mn, 0.6 Cr, 0.43 Ni, 0.2 Mo (wt pct) R. Thompson et al., ASPPRC, CSM SAE (2007) 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 15 f 103104105106107 Cycles 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 Stress (Mpa) 0.1 Nb 0.06 Nb 0.02 Nb All Alloys - 114 C min-1 b

16、東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 16 R. Thompson et al., ASPPRC, CSM SAE (2007) 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 17 Trend in gear designCom pact sizingTooth face strengthening Reduction in num ber of gears Trend in gear processCold form in

17、gControl of distortionV acuum carburizing V acuum carburizing steel H igh im pact strength steel Pitting resistant steel Low distortion carburizing steel Carburizing steel for cold form ing A nti grain coarsening steel H igh fatigue strength steel D evelopm ent Practical use : N b added steel1980199

18、020002010 Y ear 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 18 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 加工工藝對(duì)齒輪疲勞壽命的影響加工工藝對(duì)齒輪疲勞壽命的影響 齒輪生產(chǎn)齒輪生產(chǎn) 情況情況 減速器減速器 編號(hào)編號(hào) 齒輪壽命齒輪壽命(104) 壽命壽命平均值平均值相對(duì)值相對(duì)值 大圓弧滾大圓弧滾 刀切齒刀切齒/強(qiáng)強(qiáng) 力噴丸力噴丸 1152.1 140.5650% 2129.0 大圓弧滾大圓弧滾 刀切齒刀切齒/未

19、未 噴丸噴丸 179.7 87.27404% 275.1 3107 小圓弧滾小圓弧滾 刀切齒刀切齒/未未 噴丸噴丸 118.2 21.6100% 217.7 328.9 19 Fatigue strength at 10 7 cycles (MPa) Charpy impact value (J/cm 2) Gears and Shafts (carburized+shot peened) Springs (hardened) Fastners (hardened) Forged parts (microalloyed) 2000 1980 1200 1000 800 600 400 1310

20、 Year Change in the upper limits of fatigue strength and toughness balance in structural parts during the past 20 years 20 東風(fēng)公司齒輪用鋼現(xiàn)狀：東風(fēng)公司齒輪用鋼現(xiàn)狀： 變速箱齒輪：變速箱齒輪：20CrMnTiH、SCM420H； 差速器齒輪：差速器齒輪：SCM822H、 20CrMnTiH 、 SCM420H 正時(shí)齒輪：正時(shí)齒輪： 20CrMnTiH、SCM420H 近二年，由于近二年，由于Cr-Mo、Cr-Ni-Mo齒輪鋼價(jià)齒輪鋼價(jià) 格飚升，工藝研究所與有關(guān)單位合作試驗(yàn)

21、，用格飚升，工藝研究所與有關(guān)單位合作試驗(yàn)，用 20CrMnTiH系列齒輪鋼代系列齒輪鋼代Cr-Mo齒輪鋼，取得齒輪鋼，取得 了良好效果。了良好效果。 汽車齒輪用鋼 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 21 汽車齒輪用鋼 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 序號(hào)牌 號(hào) 端淬J9（HRC） 端淬J15（HRC） 120CrMnTiH1303635 220CrMnTiH235412835 320CrMnTiH33238

22、2535 420CrMnTiH438443239 5SCM822H135412834 6SCM822H237433239 7SCM420H35412834 22 彈簧鋼主要用途彈簧鋼主要用途: 生產(chǎn)制造汽車鋼板彈簧、汽車扭力桿、生產(chǎn)制造汽車鋼板彈簧、汽車扭力桿、 螺旋彈簧、氣閥彈簧等。螺旋彈簧、氣閥彈簧等。 主要彈簧鋼主要彈簧鋼 中國(guó)：中國(guó)：65Mn、60Si2MnA、60Si2Mn-mode、52CrMnB、 50CrVA、55SiMnVB、60CrMnB等等 日本：日本：SUP6、SUP7、SUP9、SUP11、SUP11A 美國(guó)：美國(guó)：9260、6150、5155 德國(guó)：德國(guó)：60SiM

23、n5、55Si7、60SiCr7、55Cr3、50CrV4 汽車汽車用用彈簧鋼彈簧鋼 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 23 汽車鋼板彈簧主要性能要求：汽車鋼板彈簧主要性能要求： 1)具有較高的抗拉強(qiáng)度、彈性極限和疲勞強(qiáng)具有較高的抗拉強(qiáng)度、彈性極限和疲勞強(qiáng) 度度,具有較高的抗彈減松弛穩(wěn)定性能。具有較高的抗彈減松弛穩(wěn)定性能。 2）表面質(zhì)量）表面質(zhì)量不允許表面存在劃痕、裂紋、不允許表面存在劃痕、裂紋、 脫碳層等缺陷，重要彈性零件要求材料表面脫碳層等缺陷，重要彈性零件要求材料表面 要?jiǎng)兤?，除去表面缺陷。要?jiǎng)?/p>

24、皮，除去表面缺陷。 3）材料應(yīng)有足夠的淬透性，保證熱處理后）材料應(yīng)有足夠的淬透性，保證熱處理后 能完全淬透能完全淬透 4） 要有良好的工藝性能，使材料在冷、熱要有良好的工藝性能，使材料在冷、熱 狀態(tài)下易剪切、沖孔、彎曲、繞卷成型狀態(tài)下易剪切、沖孔、彎曲、繞卷成型 汽車彈簧用鋼汽車彈簧用鋼 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 24 汽車彈簧用鋼汽車彈簧用鋼 車型材料牌號(hào)規(guī)格（mm）主要技術(shù)要求 桑塔納 50Cr V4、 DIN17221 10.750.2 12.60.2 表面磨光b=13701670MPa

25、 S=1170MPa 、夾雜物評(píng)級(jí) K4 30 夏利SAE92549.3+0.2 表面磨光，無(wú)劃痕、結(jié)疤； b=18001960MPa 奧迪50Cr V4、14.3、15 富康50Cr V4、 55SiCr7 1118+0.04 表面磨光，不允許有裂紋脫 碳、劃傷、麻點(diǎn)、銹蝕等 切諾基 SAE9260或 SAE5160 13.2 _0.08 表面磨光；脫碳層含碳量不 小于0.50%,表面深度 0.127mm 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 25 汽車彈簧用鋼 有表面缺陷的彈簧有表面缺陷的彈簧無(wú)表面缺

26、陷的彈簧無(wú)表面缺陷的彈簧 總成編號(hào) 疲勞次數(shù)(104) 總成編號(hào)疲勞次數(shù)(104) 1-140.562-188.14 1-227.452-247.13 1-320.502-318.59 1-421.242-428.99 1-525.612-594.39 平均27.61平均55.45 表面缺陷對(duì)表面缺陷對(duì)EQ240汽車前簧總成疲勞壽命的影響汽車前簧總成疲勞壽命的影響 26 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 簧片在簧片在804323MPa應(yīng)力下的疲勞壽命應(yīng)力下的疲勞壽命 硬度 疲勞壽命(105) 不噴丸不

27、噴丸在下列預(yù)應(yīng)力（在下列預(yù)應(yīng)力（MPa）下噴丸）下噴丸 0490686883 40HRC 0.772.183.964.718.20 1.303.2511.0212.7138.47 1.022.568.146.6015.63 45HRC 5.226.090 7.508.000 8.4414.310 49HRC 0 27 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 1、末端淬透性試驗(yàn)、末端淬透性試驗(yàn) u淬透性的對(duì)比淬透性的對(duì)比 28 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Techn

28、ology Institute of DFL 1、拉伸試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn) 材料材料 Rp0.2 （MPa） Rm (MPa) A (%) Z (%) 硬度硬度 (HRC) 52CrMnBA（2090）實(shí)測(cè)值實(shí)測(cè)值137314979.740.5 42.5、45、 46.5 52CrMnBA（28.590） 實(shí)測(cè)值實(shí)測(cè)值1114121812.537.340.5、42、44 50CrVA 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)11271274104040 04545 實(shí)測(cè)值實(shí)測(cè)值1330138811.649 41.5、43、 44.5 29 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology

29、 Institute of DFL u2913Z06-010總成的對(duì)比總成的對(duì)比 材料材料樣品編號(hào)樣品編號(hào)疲勞壽命疲勞壽命標(biāo)準(zhǔn)要求標(biāo)準(zhǔn)要求 52CrMnBA ZS261-114.1萬(wàn)次，未斷裂萬(wàn)次，未斷裂 不小于不小于8萬(wàn)次萬(wàn)次 ZS261-214.1萬(wàn)次，未斷裂萬(wàn)次，未斷裂 ZS261-313.6萬(wàn)次，第萬(wàn)次，第1片斷裂片斷裂 50CrVA ZS260-19.2萬(wàn)次，第萬(wàn)次，第7片斷裂片斷裂 ZS260-211.8萬(wàn)次，第萬(wàn)次，第8片斷裂片斷裂 ZS260-314.4萬(wàn)次，未斷裂萬(wàn)次，未斷裂 30 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology

30、Institute of DFL u2912Z24-010總成的對(duì)比總成的對(duì)比 試驗(yàn)規(guī)范試驗(yàn)規(guī)范 予加變形予加變形振幅振幅U U型螺栓扭緊力矩（型螺栓扭緊力矩（N Nm m） 37mm37mm64.5mm64.5mm350-400350-400 對(duì)對(duì) 比比 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 材料牌號(hào)材料牌號(hào) 產(chǎn)品編號(hào)及實(shí)測(cè)結(jié)果產(chǎn)品編號(hào)及實(shí)測(cè)結(jié)果 1#1#2#2#3#3#4#4#5#5#均值均值 50CrVA50CrVA 疲勞壽命疲勞壽命 （萬(wàn)次）（萬(wàn)次） 6.38976.38974.49834.49835.09755.09755.37845.37844.87544.87545.125.12 斷裂片序斷裂片序第二片第

31、二片第二片第二片第二片第二片第二片第二片第二片第二片 52CrMnBA52CrMnBA 疲勞壽命疲勞壽命 （萬(wàn)次）（萬(wàn)次） 8.46348.46347.57547.57548.21548.215415.01015.01011.18611.18610.0910.09 斷裂片序斷裂片序第一片第一片第一片第一片第二片第二片未斷未斷第二片第二片 31 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 非調(diào)質(zhì)鋼非調(diào)質(zhì)鋼 非調(diào)質(zhì)鋼與調(diào)質(zhì)鋼工藝流程非調(diào)質(zhì)鋼與調(diào)質(zhì)鋼工藝流程 調(diào)質(zhì)鋼工藝流程調(diào)質(zhì)鋼工藝流程: 下料下料熱鍛熱鍛調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)調(diào)

32、質(zhì)調(diào)質(zhì)機(jī)加工機(jī)加工成品成品 非調(diào)質(zhì)鋼工藝流程非調(diào)質(zhì)鋼工藝流程: 下料下料熱鍛熱鍛 機(jī)加工機(jī)加工成品成品 32 非調(diào)質(zhì)鋼主要優(yōu)點(diǎn)非調(diào)質(zhì)鋼主要優(yōu)點(diǎn): 1)非調(diào)質(zhì)鋼采用微合金化技術(shù)非調(diào)質(zhì)鋼采用微合金化技術(shù),通過(guò)控軋控冷或通過(guò)控軋控冷或 控鍛控冷控鍛控冷,使零件的強(qiáng)度水平達(dá)到或接近調(diào)質(zhì)使零件的強(qiáng)度水平達(dá)到或接近調(diào)質(zhì) 鋼的強(qiáng)度水平鋼的強(qiáng)度水平. 2)非調(diào)質(zhì)鋼省去調(diào)質(zhì)熱處理非調(diào)質(zhì)鋼省去調(diào)質(zhì)熱處理,節(jié)能效果顯著節(jié)能效果顯著. 3)非調(diào)質(zhì)鋼毛坯件避免了調(diào)質(zhì)熱處理過(guò)程中的非調(diào)質(zhì)鋼毛坯件避免了調(diào)質(zhì)熱處理過(guò)程中的 變形、開(kāi)裂變形、開(kāi)裂,無(wú)須探傷、校直等工序無(wú)須探傷、校直等工序. 4)非調(diào)質(zhì)鋼具有良好的加工性能非調(diào)質(zhì)

33、鋼具有良好的加工性能. 汽車用非調(diào)質(zhì)鋼汽車用非調(diào)質(zhì)鋼 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 33 非調(diào)質(zhì)鋼主要用途非調(diào)質(zhì)鋼主要用途: 非調(diào)質(zhì)鋼目前主要用于生產(chǎn)汽車曲軸、連桿、前軸、非調(diào)質(zhì)鋼目前主要用于生產(chǎn)汽車曲軸、連桿、前軸、 轉(zhuǎn)向節(jié)、花鍵軸等零件。轉(zhuǎn)向節(jié)、花鍵軸等零件。 國(guó)內(nèi)主要非調(diào)質(zhì)鋼：國(guó)內(nèi)主要非調(diào)質(zhì)鋼： 曲軸曲軸48MnV、49MnV、C38N2、S45CV5、 40MnVS等等 連桿連桿38MnVS、35MnVS、30MnVS、43MnS等等 前軸前軸12Mn2VB、 汽車用非調(diào)質(zhì)鋼汽車用非調(diào)質(zhì)鋼

34、 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 34 100 200 300 400 500 600 20040060080010001200 Tensile strength,Rm,MPa Fatigue limit,-1,MPa S35C,S45C,QT SCr440,SCM435,SNCM439,QT S25C,S35C,S45C,N 22MnVS,AR 38MnVS,AR 48MnV,AR 38MnVS,AF 38MnS,AF 38MnVS,LN 38MnVS,HN Open: Data of NIMS,

35、Japan Solid : Data of CISRI,China -1=0.40Rm -1=0.52Rm N: Normalized AR: As-rolled AF: As-forged LN: Low temp N HN: High temp N MA non-QT steels have comparative fatigue property to that of Q & T steels at same strength level 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 35 凸輪軸凸輪軸 連

36、桿連桿 曲軸曲軸 前驅(qū)動(dòng)軸前驅(qū)動(dòng)軸 前轉(zhuǎn)向節(jié)前轉(zhuǎn)向節(jié) 下臂下臂 轉(zhuǎn)向桿轉(zhuǎn)向桿 前輪轂前輪轂 后轉(zhuǎn)向節(jié)后轉(zhuǎn)向節(jié) 輪轂輪轂 About 2030% components made of MA non-QT steels 非 調(diào) 質(zhì) 鋼 的 應(yīng) 用 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 36 No.GradeCSiMnSPV 1YF35V0.32/0.390.20/0.400.60/1.000.035/0.0750.0350.06/0.13 2YF40V0.37/0.440.20/0.400.60/1.000.

37、035/0.0750.0350.06/0.13 3YF45V0.42/0.490.20/0.400.60/1.000.035/0.0750.0350.06/0.13 4YF35MnV0.32/0.390.30/0.601.00/1.500.035/0.0750.0350.06/0.13 5YF40MnV0.37/0.440.30/0.601.00/1.500.035/0.0750.0350.06/0.13 6YF45MnV0.42/0.490.30/0.601.00/1.500.035/0.0750.0350.06/0.13 7F45V0.42/0.490.20/0.400.60/1.000.

38、0350.0350.06/0.13 8F35MnVN0.32/0.390.20/0.401.00/1.500.0350.0350.06/0.13 9F40MnV0.37/0.440.20/0.401.00/1.500.0350.0350.06/0.13 非調(diào)質(zhì)鋼化學(xué)成分(wt%) (GB/T15712-1995) 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 37 牌號(hào) 抗拉強(qiáng)度 (MPa) 屈服強(qiáng)度 (MPa) 伸長(zhǎng)率 (%) 斷面收縮率 (%) 沖擊功 (Ak/J) 硬度 (HB) YF35V 5903901

39、84047229 YF40V 640420163537255 YF45V 685440153035257 YF35MnV 735460173537257 YF40MnV 785490153332275 YF45MnV 835510132828289 F45V 685440154032257 F35MnVN 785490154039269 F40MnV 785490154036275 非調(diào)質(zhì)鋼機(jī)械性能(GB/T15712-1995) 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 38 48MnV非調(diào)質(zhì)鋼曲軸鍛造工藝

40、對(duì)性能的影響 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 39 48MnV非調(diào)質(zhì)鋼曲軸鍛造工藝對(duì)性能的影響 編號(hào)編號(hào) 加熱溫加熱溫 度度 取樣部取樣部 位位 Rp0.2 （MPa） Rm （MPa） A（）（） Z（）（）晶粒度晶粒度 1#1170 小頭小頭 56594514.032.0表層表層6-5 56091015.541.0心部心部4-5 大頭大頭 53090014.533.0 表層表層6-5 55591515.036.5 2#1053 小頭小頭 47581519.042.5表層表層7 48081520.

41、053心部心部7 大頭大頭 48080515.540.0 表層表層8 48584015.048.5 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 40 方案方案取樣部位取樣部位Rp0.2（MPa） Rm（MPa）A（）（）Z（）（）晶粒度晶粒度 鍛后保溫鍛后保溫4小小 時(shí)后取出空時(shí)后取出空 冷冷 大頭大頭137069516.534.05-6 小頭小頭241073517.032.55-6 鍛后保溫鍛后保溫1.5 小時(shí)后取出小時(shí)后取出 空冷空冷 大頭大頭244075018.546.55-6 小頭小頭250079016

42、.041.05-6(4-2) 鍛后保溫鍛后保溫55 分鐘后取出分鐘后取出 風(fēng)冷風(fēng)冷 大頭大頭242075517.040.05-4 小頭小頭246579518.041.05-6 鍛后風(fēng)冷到鍛后風(fēng)冷到 650保溫到保溫到 室溫室溫 大頭大頭253584014.544.06-5 小頭小頭253585514.536.55-6(2-1) 48MnV非調(diào)質(zhì)鋼曲軸鍛后控冷工藝對(duì)性能的影響 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 41 A：保溫4小時(shí)后空冷 B：保溫1.5小時(shí)后空冷 C：保溫55分鐘后空冷 D：吹風(fēng)到650

43、后保溫 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 42 目前礦石價(jià)格：目前礦石價(jià)格： Mo60 ：28.2萬(wàn)元萬(wàn)元/噸噸 0.1%Mo約增加約增加466元元/噸鋼噸鋼 Ni50-60: 26萬(wàn)元萬(wàn)元/噸噸 0.1%Ni約增加約增加520元元/噸鋼噸鋼 V50: 13.5萬(wàn)元萬(wàn)元/噸噸 0.1%V約增加約增加270元元/噸鋼噸鋼 Nb60A: 25萬(wàn)元萬(wàn)元/噸噸 0.1%Nb約增加約增加416元元/噸鋼噸鋼 (未計(jì)冶煉生產(chǎn)成本未計(jì)冶煉生產(chǎn)成本) 材料價(jià)格材料價(jià)格 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研

44、究所 Material Technology Institute of DFL 43 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 44 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 45 Class (Tensile strength) NbPurpose 14.9 (1400MPa ) CrMo steeladdedGrain refining 12.9 (1200MPa-) SCM440 (42CrMo) SCM440 10.

45、9 (1000MPa-) SCM435 SCr440 B steeladdedGrain refining 8.8 (800MPa-) S45C (GB 45) Microalloyed steel added Grain refining Precipitation hardening 19802000 Year: Quenched and tempered 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 46 結(jié)構(gòu)鋼材料和工藝技術(shù)的發(fā)展結(jié)構(gòu)鋼材料和工藝技術(shù)的發(fā)展 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研

46、究所 Material Technology Institute of DFL 1）高強(qiáng)韌化）高強(qiáng)韌化微合金化、高純凈度、晶粒細(xì)化、微合金化、高純凈度、晶粒細(xì)化、 工藝強(qiáng)化（滾壓、噴丸、表面熱處理等）工藝強(qiáng)化（滾壓、噴丸、表面熱處理等） 通過(guò)材料的高強(qiáng)韌化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)汽車零部件的通過(guò)材料的高強(qiáng)韌化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)汽車零部件的 輕量化設(shè)計(jì)。輕量化設(shè)計(jì)。 2）材料的易切削化）材料的易切削化鋼中加入硫、鉛、鈣，進(jìn)行鋼中加入硫、鉛、鈣，進(jìn)行 鋼水的變質(zhì)處理，形成硫、鉛、鈣系化合物，鋼水的變質(zhì)處理，形成硫、鉛、鈣系化合物， 改善其加工性能。包括齒輪鋼、調(diào)質(zhì)鋼的易切改善其加工性能。包括齒輪鋼、調(diào)質(zhì)鋼的易切 削化成

47、為材料技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。削化成為材料技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。 3）節(jié)能材料的推廣應(yīng)用）節(jié)能材料的推廣應(yīng)用非調(diào)質(zhì)鋼的擴(kuò)大應(yīng)用，非調(diào)質(zhì)鋼的擴(kuò)大應(yīng)用， 特別需要開(kāi)發(fā)更高強(qiáng)韌性的非調(diào)質(zhì)鋼，重點(diǎn)開(kāi)特別需要開(kāi)發(fā)更高強(qiáng)韌性的非調(diào)質(zhì)鋼，重點(diǎn)開(kāi) 發(fā)貝氏體非調(diào)質(zhì)鋼。發(fā)貝氏體非調(diào)質(zhì)鋼。 47 結(jié)構(gòu)鋼材料和工藝技術(shù)的發(fā)展結(jié)構(gòu)鋼材料和工藝技術(shù)的發(fā)展 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material Technology Institute of DFL 4）高性價(jià)比材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。）高性價(jià)比材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。 主要開(kāi)發(fā)主要開(kāi)發(fā)Cr、Cr-Mn、Cr-Mn-B系以及微合金系以及微合金 復(fù)合強(qiáng)化高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，減少

48、復(fù)合強(qiáng)化高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，減少Ni、Mo等貴重金等貴重金 屬元素用量，降低材料成本。屬元素用量，降低材料成本。 5) 預(yù)備熱處理。鍛造余熱淬火、余熱等溫退火熱預(yù)備熱處理。鍛造余熱淬火、余熱等溫退火熱 處理技術(shù)應(yīng)用。處理技術(shù)應(yīng)用。 6）滲碳熱處理。真空（低壓）高溫滲碳高壓汽淬）滲碳熱處理。真空（低壓）高溫滲碳高壓汽淬. 真空滲碳溫度一般在真空滲碳溫度一般在10001050需要開(kāi)發(fā)適合需要開(kāi)發(fā)適合 高溫滲碳用的滲碳齒輪鋼，特別是開(kāi)發(fā)抗晶粒高溫滲碳用的滲碳齒輪鋼，特別是開(kāi)發(fā)抗晶粒 粗化的鋼種。粗化的鋼種。 48 謝謝 謝謝 ！ 49 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Material

49、 Technology Institute of DFL 試驗(yàn)載 荷（KN） 一般冶煉一般冶煉 循環(huán)周期循環(huán)周期 （105） 爐外精煉爐外精煉 循環(huán)周期循環(huán)周期 （105） 疲勞壽命相對(duì)比（疲勞壽命相對(duì)比（%） 一般冶煉一般冶煉爐外精煉爐外精煉 41.652.274.97100219 47.750.7882.16100274 53.900.691.12100162 20CrMnTi純凈度對(duì)齒輪彎曲疲勞性能的影響純凈度對(duì)齒輪彎曲疲勞性能的影響 50 R. Thompson et al., ASPPRC, CSM SAE (2007) 東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所 Mate

50、rial Technology Institute of DFL 51 Trend in gear designCom pact sizingTooth face strengthening Reduction in num ber of gears Trend in gear processCold form ingControl of distortionV acuum carburizing V acuum carburizing steel H igh im pact strength steel Pitting resistant steel Low distortion carburizing steel Carburizing steel for cold form ing A nti grain coarsening steel H igh fatigue strength steel D evelopm ent Practica