汽车零部件用特殊钢讲座

1、1 2006年我国汽车总产量已达到年我国汽车总产量已达到700万辆万辆, 汽车用特钢占全国特钢总产量汽车用特钢占全国特钢总产量 的的35%左右，汽车产量的快速增长已极大地推动了对特钢的需求。我国汽车工左右，汽车产量的快速增长已极大地推动了对特钢的需求。我国汽车工 业用钢材品种构成为业用钢材品种构成为:钢板钢板40-60%，钢带钢带5-7%，特钢长材，特钢长材28-35%，钢管，钢管2-5%。 特钢品种：碳结钢特钢品种：碳结钢24-35%，合结钢，合结钢30-35%，弹簧钢，弹簧钢24-27%，冷镦钢，冷镦钢7-12%， 易切钢易切钢3%，耐热钢，耐热钢1%。 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车

2、有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 2 阀簧 凸轮轴 定时齿 轮 凸 轮 小齿 轮 转向架转向轴差速齿轮 悬簧 活 塞 杆 滑轮 曲轴连杆 离合器齿轮 传动齿轮 转向系杆 制动活塞轮毂螺栓和螺母 传动轴 后轮轴 钢丝帘 线 （径向 轮胎） 座椅安全 带牵引器 十字 头 汽车部分关键零部件 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 3 汽车用结构钢主要用于生产制造发动机汽车用结构钢主要用于生产制造发动机 系统、动力传动系统、转向系统、制动系统、动力传动系

3、统、转向系统、制动 系统、悬架减震系统的重要零部件。系统、悬架减震系统的重要零部件。 对汽车用结构钢的基本性能要求是：对汽车用结构钢的基本性能要求是： 材料性能的稳定性和可靠性材料性能的稳定性和可靠性 材料的可加工性材料的可加工性工艺性工艺性 经济性经济性良好的性价比良好的性价比 汽车用特殊钢 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 4 齿轮钢齿轮钢 弹簧钢弹簧钢 合金结构钢合金结构钢 优质碳素结构钢优质碳素结构钢 易切钢易切钢 非调质钢非调质钢 冷镦钢冷镦钢 气阀钢气阀钢 汽车用特殊钢分类 东风汽车有限公

4、司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 5 齿轮钢齿轮钢 齿轮钢主要用于生产制造齿轮钢主要用于生产制造: 汽车变速箱轴、齿类零件；汽车驱动桥汽车变速箱轴、齿类零件；汽车驱动桥 差速器主从动齿、星形齿、半轴齿轮；转差速器主从动齿、星形齿、半轴齿轮；转 向器蜗轮、蜗杆、齿条；发动机正时齿轮向器蜗轮、蜗杆、齿条；发动机正时齿轮 等。等。 主要性能要求：主要性能要求： 零件要求具有良好的抗弯曲疲劳、接触疲零件要求具有良好的抗弯曲疲劳、接触疲 劳性能；良好的抗冲击载荷的能力；表面劳性能；良好的抗冲击载荷的能力；表面 有良好的抗高面

5、压和耐磨性能。有良好的抗高面压和耐磨性能。 汽车齿轮用钢 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 6 齿轮钢齿轮钢 齿轮钢主要制造工艺流程齿轮钢主要制造工艺流程: 热轧钢（下料）热轧钢（下料） 锻造锻造 锻坯热锻坯热 处理处理 切削加工切削加工 渗碳（或碳渗碳（或碳 氮共渗）氮共渗） 喷丸喷丸 磨内孔或珩磨齿磨内孔或珩磨齿 汽车齿轮用钢汽车齿轮用钢 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 成品成品检验检验 7 齿轮钢齿轮

6、钢 齿轮钢的工艺性能要求齿轮钢的工艺性能要求: 1）锻造性能（热顶锻试验）锻造性能（热顶锻试验）热成型能力。热成型能力。 2）切削加工性能）切削加工性能切削效率、刀具磨损、切削效率、刀具磨损、 刀具寿命刀具寿命 3）热处理工艺性能）热处理工艺性能渗碳速度、变形、晶渗碳速度、变形、晶 粒度、淬透性。粒度、淬透性。 汽车齿轮用钢 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 8 国内主要齿轮钢国内主要齿轮钢 Cr系 SCr415、SCr420、 37CrS4 丰田、本田、日产系列丰田、本田、日产系列 车，夏利、桑塔纳

7、车，夏利、桑塔纳 Cr-Mn系20CrMnTi、16MnCr5、 20MnCr5、25MnCr5、 28MnCr5 一汽、东风商用车、捷一汽、东风商用车、捷 达、奥迪、桑塔纳、富达、奥迪、桑塔纳、富 康、标致康、标致 Cr-Mn-BZF6、ZF7斯太尔、綦江齿轮斯太尔、綦江齿轮 Cr-Mo20CrMoH、22CrMoH、 27CD4、SCM822H、 SCM420H 东风商用车、一汽变速东风商用车、一汽变速 箱箱 Cr-Ni-Mo SAE8620、 SAE8627 17CrNiMo6、 21CrNiMo5H 伊顿、依维柯、一汽商伊顿、依维柯、一汽商 用车用车 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车

8、有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 9 以汽车用齿轮钢为例，国内主要特钢厂生产的汽车用以汽车用齿轮钢为例，国内主要特钢厂生产的汽车用 高级齿轮钢：高级齿轮钢： 1 1）氧含量）氧含量15ppm15ppm 2 2）淬透性带宽）淬透性带宽5 58 8个个HRCHRC 3 3）非金属夹杂物：）非金属夹杂物：A2A2级、级、B1.5B1.5级、级、C0.5C0.5级、级、 D0.5D0.5级级 4)4)晶粒度：晶粒度：6 6级级 5 5）成分目标值控制水平：）成分目标值控制水平： 碳当量可以控制在碳当量可以控制在0.02%,其总体水平已达到国际

9、其总体水平已达到国际 先进水平。先进水平。 元元素素 C C M M n n C C r r M M o o N N i i 波波动动范范围围 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 汽车用钢冶金质量的控制 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 10 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 试验载 荷

10、（KN） 一般冶炼一般冶炼 循环周期循环周期 （105） 炉外精炼炉外精炼 循环周期循环周期 （105） 疲劳寿命相对比（疲劳寿命相对比（%） 一般冶炼一般冶炼炉外精炼炉外精炼 41.652.274.97100219 47.750.7882.16100274 53.900.691.12100162 20CrMnTi纯净度对齿轮弯曲疲劳性能的影响纯净度对齿轮弯曲疲劳性能的影响 11 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 20CrMnTi纯净度对齿轮接触疲劳性能的影响纯净度对齿轮接触疲劳性能的影响 试验条件

11、样样 品品 号号 冶炼冶炼 情况情况 循环周次循环周次 (106 平均周次平均周次 (106) 相对疲相对疲 劳寿命劳寿命 (%) 采用封闭式变速 箱总成疲劳试验 台,加载363N.m, 一轴转速 1450r/min,润滑 油温65,齿面产 生4mm2或出现 长度达80%齿长 的麻点时停止 1 一般一般 冶炼冶炼 0.540.59100 20.61 30.63 4 炉外炉外 精炼精炼 1.101.38234 51.54 61.49 12 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 喷丸强化对齿轮疲劳寿命的影响喷

12、丸强化对齿轮疲劳寿命的影响 处理 状态 扭矩为扭矩为450N.m弯曲弯曲 疲劳寿命疲劳寿命 扭矩为扭矩为370N.m弯曲疲弯曲疲 劳寿命劳寿命 平均值平均值相对值相对值 平均值平均值相对值相对值 未喷丸0.75106100%3.85106100% 强化喷丸 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) 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 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) 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 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、东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 16 R. Thompson et al., ASPPRC, CSM SAE (2007) 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 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 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 18 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 加工工艺对齿轮疲劳寿命的影响加工工艺对齿轮疲劳寿命的影响 齿轮生产齿轮生产 情况情况 减速器减速器 编号编号 齿轮寿命齿轮寿命(104) 寿命寿命平均值平均值相对值相对值 大圆弧滚大圆弧滚 刀切齿刀切齿/强强 力喷丸力喷丸 1152.1 140.5650% 2129.0 大圆弧滚大圆弧滚 刀切齿刀切齿/未

19、未 喷丸喷丸 179.7 87.27404% 275.1 3107 小圆弧滚小圆弧滚 刀切齿刀切齿/未未 喷丸喷丸 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 东风公司齿轮用钢现状：东风公司齿轮用钢现状： 变速箱齿轮：变速箱齿轮：20CrMnTiH、SCM420H； 差速器齿轮：差速器齿轮：SCM822H、 20CrMnTiH 、 SCM420H 正时齿轮：正时齿轮： 20CrMnTiH、SCM420H 近二年，由于近二年，由于Cr-Mo、Cr-Ni-Mo齿轮钢价齿轮钢价 格飚升，工艺研究所与有关单位合作试验

21、，用格飚升，工艺研究所与有关单位合作试验，用 20CrMnTiH系列齿轮钢代系列齿轮钢代Cr-Mo齿轮钢，取得齿轮钢，取得 了良好效果。了良好效果。 汽车齿轮用钢 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 21 汽车齿轮用钢 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 序号牌 号 端淬J9（HRC） 端淬J15（HRC） 120CrMnTiH1303635 220CrMnTiH235412835 320CrMnTiH33238

22、2535 420CrMnTiH438443239 5SCM822H135412834 6SCM822H237433239 7SCM420H35412834 22 弹簧钢主要用途弹簧钢主要用途: 生产制造汽车钢板弹簧、汽车扭力杆、生产制造汽车钢板弹簧、汽车扭力杆、 螺旋弹簧、气阀弹簧等。螺旋弹簧、气阀弹簧等。 主要弹簧钢主要弹簧钢 中国：中国：65Mn、60Si2MnA、60Si2Mn-mode、52CrMnB、 50CrVA、55SiMnVB、60CrMnB等等 日本：日本：SUP6、SUP7、SUP9、SUP11、SUP11A 美国：美国：9260、6150、5155 德国：德国：60SiM

23、n5、55Si7、60SiCr7、55Cr3、50CrV4 汽车汽车用用弹簧钢弹簧钢 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 23 汽车钢板弹簧主要性能要求：汽车钢板弹簧主要性能要求： 1)具有较高的抗拉强度、弹性极限和疲劳强具有较高的抗拉强度、弹性极限和疲劳强 度度,具有较高的抗弹减松弛稳定性能。具有较高的抗弹减松弛稳定性能。 2）表面质量）表面质量不允许表面存在划痕、裂纹、不允许表面存在划痕、裂纹、 脱碳层等缺陷，重要弹性零件要求材料表面脱碳层等缺陷，重要弹性零件要求材料表面 要剥皮，除去表面缺陷。要剥

24、皮，除去表面缺陷。 3）材料应有足够的淬透性，保证热处理后）材料应有足够的淬透性，保证热处理后 能完全淬透能完全淬透 4） 要有良好的工艺性能，使材料在冷、热要有良好的工艺性能，使材料在冷、热 状态下易剪切、冲孔、弯曲、绕卷成型状态下易剪切、冲孔、弯曲、绕卷成型 汽车弹簧用钢汽车弹簧用钢 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 24 汽车弹簧用钢汽车弹簧用钢 车型材料牌号规格（mm）主要技术要求 桑塔纳 50Cr V4、 DIN17221 10.750.2 12.60.2 表面磨光b=13701670MPa

25、 S=1170MPa 、夹杂物评级 K4 30 夏利SAE92549.3+0.2 表面磨光，无划痕、结疤； b=18001960MPa 奥迪50Cr V4、14.3、15 富康50Cr V4、 55SiCr7 1118+0.04 表面磨光，不允许有裂纹脱 碳、划伤、麻点、锈蚀等 切诺基 SAE9260或 SAE5160 13.2 _0.08 表面磨光；脱碳层含碳量不 小于0.50%,表面深度 0.127mm 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 25 汽车弹簧用钢 有表面缺陷的弹簧有表面缺陷的弹簧无表面缺

26、陷的弹簧无表面缺陷的弹簧 总成编号 疲劳次数(104) 总成编号疲劳次数(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 表面缺陷对表面缺陷对EQ240汽车前簧总成疲劳寿命的影响汽车前簧总成疲劳寿命的影响 26 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 簧片在簧片在804323MPa应力下的疲劳寿命应力下的疲劳寿命 硬度 疲劳寿命(105) 不喷丸不

27、喷丸在下列预应力（在下列预应力（MPa）下喷丸）下喷丸 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 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 1、末端淬透性试验、末端淬透性试验 u淬透性的对比淬透性的对比 28 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Techn

28、ology Institute of DFL 1、拉伸试验、拉伸试验 材料材料 Rp0.2 （MPa） Rm (MPa) A (%) Z (%) 硬度硬度 (HRC) 52CrMnBA（2090）实测值实测值137314979.740.5 42.5、45、 46.5 52CrMnBA（28.590） 实测值实测值1114121812.537.340.5、42、44 50CrVA 标准标准11271274104040 04545 实测值实测值1330138811.649 41.5、43、 44.5 29 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology

29、 Institute of DFL u2913Z06-010总成的对比总成的对比 材料材料样品编号样品编号疲劳寿命疲劳寿命标准要求标准要求 52CrMnBA ZS261-114.1万次，未断裂万次，未断裂 不小于不小于8万次万次 ZS261-214.1万次，未断裂万次，未断裂 ZS261-313.6万次，第万次，第1片断裂片断裂 50CrVA ZS260-19.2万次，第万次，第7片断裂片断裂 ZS260-211.8万次，第万次，第8片断裂片断裂 ZS260-314.4万次，未断裂万次，未断裂 30 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology

30、Institute of DFL u2912Z24-010总成的对比总成的对比 试验规范试验规范 予加变形予加变形振幅振幅U U型螺栓扭紧力矩（型螺栓扭紧力矩（N Nm m） 37mm37mm64.5mm64.5mm350-400350-400 对对 比比 数数 据据 材料牌号材料牌号 产品编号及实测结果产品编号及实测结果 1#1#2#2#3#3#4#4#5#5#均值均值 50CrVA50CrVA 疲劳寿命疲劳寿命 （万次）（万次） 6.38976.38974.49834.49835.09755.09755.37845.37844.87544.87545.125.12 断裂片序断裂片序第二片第

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 疲劳寿命疲劳寿命 （万次）（万次） 8.46348.46347.57547.57548.21548.215415.01015.01011.18611.18610.0910.09 断裂片序断裂片序第一片第一片第一片第一片第二片第二片未断未断第二片第二片 31 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 非调质钢非调质钢 非调质钢与调质钢工艺流程非调质钢与调质钢工艺流程 调质钢工艺流程调质钢工艺流程: 下料下料热锻热锻调质调质调

32、质调质机加工机加工成品成品 非调质钢工艺流程非调质钢工艺流程: 下料下料热锻热锻 机加工机加工成品成品 32 非调质钢主要优点非调质钢主要优点: 1)非调质钢采用微合金化技术非调质钢采用微合金化技术,通过控轧控冷或通过控轧控冷或 控锻控冷控锻控冷,使零件的强度水平达到或接近调质使零件的强度水平达到或接近调质 钢的强度水平钢的强度水平. 2)非调质钢省去调质热处理非调质钢省去调质热处理,节能效果显著节能效果显著. 3)非调质钢毛坯件避免了调质热处理过程中的非调质钢毛坯件避免了调质热处理过程中的 变形、开裂变形、开裂,无须探伤、校直等工序无须探伤、校直等工序. 4)非调质钢具有良好的加工性能非调质

33、钢具有良好的加工性能. 汽车用非调质钢汽车用非调质钢 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 33 非调质钢主要用途非调质钢主要用途: 非调质钢目前主要用于生产汽车曲轴、连杆、前轴、非调质钢目前主要用于生产汽车曲轴、连杆、前轴、 转向节、花键轴等零件。转向节、花键轴等零件。 国内主要非调质钢：国内主要非调质钢： 曲轴曲轴48MnV、49MnV、C38N2、S45CV5、 40MnVS等等 连杆连杆38MnVS、35MnVS、30MnVS、43MnS等等 前轴前轴12Mn2VB、 汽车用非调质钢汽车用非调质钢

34、 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 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 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 35 凸轮轴凸轮轴 连

36、杆连杆 曲轴曲轴 前驱动轴前驱动轴 前转向节前转向节 下臂下臂 转向杆转向杆 前轮毂前轮毂 后转向节后转向节 轮毂轮毂 About 2030% components made of MA non-QT steels 非 调 质 钢 的 应 用 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 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 非调质钢化学成分(wt%) (GB/T15712-1995) 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 37 牌号 抗拉强度 (MPa) 屈服强度 (MPa) 伸长率 (%) 断面收缩率 (%) 冲击功 (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 非调质钢机械性能(GB/T15712-1995) 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 38 48MnV非调质钢曲轴锻造工艺

40、对性能的影响 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 39 48MnV非调质钢曲轴锻造工艺对性能的影响 编号编号 加热温加热温 度度 取样部取样部 位位 Rp0.2 （MPa） Rm （MPa） A（）（） Z（）（）晶粒度晶粒度 1#1170 小头小头 56594514.032.0表层表层6-5 56091015.541.0心部心部4-5 大头大头 53090014.533.0 表层表层6-5 55591515.036.5 2#1053 小头小头 47581519.042.5表层表层7 48081520.

41、053心部心部7 大头大头 48080515.540.0 表层表层8 48584015.048.5 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 40 方案方案取样部位取样部位Rp0.2（MPa） Rm（MPa）A（）（）Z（）（）晶粒度晶粒度 锻后保温锻后保温4小小 时后取出空时后取出空 冷冷 大头大头137069516.534.05-6 小头小头241073517.032.55-6 锻后保温锻后保温1.5 小时后取出小时后取出 空冷空冷 大头大头244075018.546.55-6 小头小头250079016

42、.041.05-6(4-2) 锻后保温锻后保温55 分钟后取出分钟后取出 风冷风冷 大头大头242075517.040.05-4 小头小头246579518.041.05-6 锻后风冷到锻后风冷到 650保温到保温到 室温室温 大头大头253584014.544.06-5 小头小头253585514.536.55-6(2-1) 48MnV非调质钢曲轴锻后控冷工艺对性能的影响 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 41 A：保温4小时后空冷 B：保温1.5小时后空冷 C：保温55分钟后空冷 D：吹风到650

43、后保温 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 42 目前矿石价格：目前矿石价格： Mo60 ：28.2万元万元/吨吨 0.1%Mo约增加约增加466元元/吨钢吨钢 Ni50-60: 26万元万元/吨吨 0.1%Ni约增加约增加520元元/吨钢吨钢 V50: 13.5万元万元/吨吨 0.1%V约增加约增加270元元/吨钢吨钢 Nb60A: 25万元万元/吨吨 0.1%Nb约增加约增加416元元/吨钢吨钢 (未计冶炼生产成本未计冶炼生产成本) 材料价格材料价格 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研

44、究所 Material Technology Institute of DFL 43 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 44 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 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 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 46 结构钢材料和工艺技术的发展结构钢材料和工艺技术的发展 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研

46、究所 Material Technology Institute of DFL 1）高强韧化）高强韧化微合金化、高纯净度、晶粒细化、微合金化、高纯净度、晶粒细化、 工艺强化（滚压、喷丸、表面热处理等）工艺强化（滚压、喷丸、表面热处理等） 通过材料的高强韧化技术，实现汽车零部件的通过材料的高强韧化技术，实现汽车零部件的 轻量化设计。轻量化设计。 2）材料的易切削化）材料的易切削化钢中加入硫、铅、钙，进行钢中加入硫、铅、钙，进行 钢水的变质处理，形成硫、铅、钙系化合物，钢水的变质处理，形成硫、铅、钙系化合物， 改善其加工性能。包括齿轮钢、调质钢的易切改善其加工性能。包括齿轮钢、调质钢的易切 削化成

47、为材料技术发展的趋势。削化成为材料技术发展的趋势。 3）节能材料的推广应用）节能材料的推广应用非调质钢的扩大应用，非调质钢的扩大应用， 特别需要开发更高强韧性的非调质钢，重点开特别需要开发更高强韧性的非调质钢，重点开 发贝氏体非调质钢。发贝氏体非调质钢。 47 结构钢材料和工艺技术的发展结构钢材料和工艺技术的发展 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL 4）高性价比材料的开发应用。）高性价比材料的开发应用。 主要开发主要开发Cr、Cr-Mn、Cr-Mn-B系以及微合金系以及微合金 复合强化高强度结构钢，减少

48、复合强化高强度结构钢，减少Ni、Mo等贵重金等贵重金 属元素用量，降低材料成本。属元素用量，降低材料成本。 5) 预备热处理。锻造余热淬火、余热等温退火热预备热处理。锻造余热淬火、余热等温退火热 处理技术应用。处理技术应用。 6）渗碳热处理。真空（低压）高温渗碳高压汽淬）渗碳热处理。真空（低压）高温渗碳高压汽淬. 真空渗碳温度一般在真空渗碳温度一般在10001050需要开发适合需要开发适合 高温渗碳用的渗碳齿轮钢，特别是开发抗晶粒高温渗碳用的渗碳齿轮钢，特别是开发抗晶粒 粗化的钢种。粗化的钢种。 48 谢谢 谢谢 ！ 49 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 Material

49、 Technology Institute of DFL 试验载 荷（KN） 一般冶炼一般冶炼 循环周期循环周期 （105） 炉外精炼炉外精炼 循环周期循环周期 （105） 疲劳寿命相对比（疲劳寿命相对比（%） 一般冶炼一般冶炼炉外精炼炉外精炼 41.652.274.97100219 47.750.7882.16100274 53.900.691.12100162 20CrMnTi纯净度对齿轮弯曲疲劳性能的影响纯净度对齿轮弯曲疲劳性能的影响 50 R. Thompson et al., ASPPRC, CSM SAE (2007) 东风汽车有限公司工艺研究所东风汽车有限公司工艺研究所 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