非调质微合金钢及其在汽车生产中的应用

一、前言非调质微合金钢(简称非调质钢),是七十年代发展起来的新型节能钢种。欧美称其为“微合金中碳钢”,日本称其为“非调质高强度钢”。它是应用微合金化技术,在中碳钢中加入微量的V、Nb、N、Ti等特殊元素,使钢材在热锻后空冷状态下得以强化,无需淬火、回火处理,即可达到调质钢所具有的机械性能、满足机械零件的使用要求的一种钢。因此,采用这种钢材,可以简化制造工艺过程,减少能源消耗,降低生产成本。在国内外的汽车生产中,这种钢越来越获得广泛的应用。     

非调质钢F38MnVS生产实践

采用Consteel电炉、LF钢包精炼炉、方坯连铸机、轧制的工艺流程生产Φ48 mm F38Mn VS非调质钢。通过加强电炉终点控制、选择合理的精炼渣系、夹杂物变性处理、严格控制浇注温度,保证硫的收得率、提高钢水纯净度、改善钢水的可浇性。采用控轧控冷的轧制工艺,同时利用氮元素促进钒的沉淀强化作用,细化晶粒,生产出成分、力学性能、晶粒度、低倍和夹杂物均符合国标要求的F38Mn VS非调质钢。     

CA6102型发动机非调质钢连杆的研究

用微量合金元素沉淀强化的非调质钢,在锻造空冷的条件下即可得到与调质钢等同的性能。本文介绍了40MnV非调质钢的化学成分、锻造条件对40MnV钢性能的影响,以及40MnV钢连杆的试制、拉压疲劳试验等。     

46MnVS5材料连杆应用研究

为保证46MnVS5胀断连杆材料质量,对其成分及工艺设计进行研究分析.通过合理设计Mn、Si等固溶强化元素及V、Nb、N等沉淀强化元素含量,优化炼钢工艺、提高元素控制稳定性,材料的强度得到稳定提高;通过采用二火轧制及高温扩散加热工艺,材料的成分更趋均匀、性能更趋稳定;锻造过程采用合适的加热温度和合理的冷却速率控制金相组...     

汽车发动机非调质钢曲轴的研究

本文介绍了用45V非调质钢制造发动机曲轴的试验研究。锻造加热温度、终锻温度和冷却速度是影响非调质钢性能的重要因素。锻后空冷析出强化的45V钢的疲劳强度与45钢基本相同。45V钢曲轴变形较小,可以取消锻后冷校直工序。45V钢曲轴的切削略优于45钢。45V钢的韧性和塑性低于45钢,应对45V钢曲轴低温使用性能进一步考核。     

超低碳高强BH钢板的微合金化处理研究

对Nb处理和Nb＋Ti处理的超低碳高强BH钢板的性能进行的研究表明，各元素含量基本相同时，采用Nb处理和Nb＋Ti处理BH钢板的性能不同，Nb处理钢的r值大且烘烤硬化性较好；Nb＋Ti处理钢中加入的Ti量刚好能固定钢中全部N原子时，Ti对深冲性和烘烤硬化性的不良影响被消除。     

车用柴油机曲轴材质与工艺研讨

介绍了国内车用柴油机的发展趋向及曲轴的几种常用材质，对球铁曲轴、电渣重溶曲轴、调质钢曲线及非调质钢曲轴进行不同强化处理，通过综合比较其常规力学性能，疲劳性能，台驾试验，工艺性和经济性，论述了车用柴油机曲轴材料的选择、强化方法及发展方向。     

汽车后桥半轴用高性能非调质钢的开发及应用研究

根据某重型货车后桥半轴减重的需求,开发了后桥半轴用高性能微合金非调质钢(FAS2340钢).论述了后桥半轴材料开发中考虑的主要影响因素,对FAS2340钢的各项性能进行了分析及应用研究.结果表明.由于FAS2340钢优良的强韧性,使得FAS2340钢半轴的疲劳性能比传统用钢半轴大幅提高:在满足重型货车后桥工作承载需求的前提下,减重10%高性能非调质钢的应用,不仅实现了节材,同时大幅度降低了半轴生产制造过程的能源消耗.     

非调质钢汽车前轴的开发研究

介绍了非调质钢（１２Ｍｎ２ＶＢＳ）前轴与调质钢（４５钢）前轴的材料力学性能和疲劳试验。依据对比试验结果选定１２Ｍｎ２ＶＢＳ钢为汽车前轴用材以替代４５钢，对非调质钢前轴所产生的经济效益也进行了分析。     

基于汽车安全的热冲压成形技术优化

研究了铌微合金化的热成形钢及其构件的性能,论述了钢材弯曲吸能性能与汽车被动安全的关系,并引入能够满足汽车碰撞综合要求的新的热成形钢的合金成分设计,新成分设计的关键是用Nb微合金化技术细化热成形钢的马氏体组织,或者Nb微合金化的同时去除传统热成形钢中的B元素和Ti元素。结果表明,采用新技术可以大幅度提高热成形钢及其构件的弯曲角和冲及吸能值,并可以有效避免氢致延迟断裂。     

通钢FTSR生产线汽车大梁用钢工艺技术开发

为了提升薄板坯连铸连轧生产线品种开发能力,以BOF—LF—FTSR生产流程为基础,试制了汽车大梁用钢热轧板卷,在成分设计、炼钢、连铸以及控轧控冷工艺方面积累了生产经验。所开发的Nb—V—Ti微合金化HSLA钢（汽车大梁钢TG600）,其产品质量完全可以满足冷成形用HSLA钢的标准。     

铌微合金化对汽车用典型双相钢加工性能的影响研究

Nb（铌）是目前汽车用钢提升韧性最重要的一种微合金元素,而韧性提升也有利于提升钢材的成形性能。对比了含Nb、不含Nb的2种典型牌号汽车用双相钢板的冲压、扩孔性能,并结合相关微观表征试验分析了Nb对提升双相钢板成形性能的机理。结果表明：含Nb双相钢板具有更加优异的成形性能。Nb元素通过细化钢板组织进而促进成形过程中基体中的应力分布均匀化、增强裂纹扩展阻力、强化γ-<111>//ND纤维织构,起到了抑制成形缺陷萌生及发展的作用。     

非调质钢汽车弯臂与直臂的开发研究

本文介绍了非调质钢（30MnVS和35MnVN)弯、直臂与调质钢（40Cr)弯、直臂的材料力学性能和疲劳试验结果。依据三种材料的对比试验结果和内在质量检测结果选定30MnVS钢或35MnVN钢为汽车弯、直臂用材，以替代40Cr钢制造弯、直臂。对所产生的效果进行了综合性分析。     

连杆材料的应用与发展

本文讨论了调质钢、易切削钢、非调质微合金钢、粉末冶金材料和金属基复合材料的特点及其在发动机连杆上的应用现状,并分析了这些材料用作连杆的发展前景。     

35MnV非调质钢在汽车转向轴万向节叉上的应用研究

通过试验研究，基本上证实了35MnV非调质钢可取代调质的45钢，用于汽车转向轴万向节叉。与调质的45钢相比，取消了调质工序，避免了淬火裂纹，35MnV非调质钢的机加工性能较好，加工后的表面粗糙度好。     

贝氏体转向节臂微合金非调质钢的疲劳性能研究

通过对高强度转向节臂用贝氏体微合金非调质钢的力学性能和弯曲疲劳性能的测定，证实了新开发的微合金贝氏体非调质钢单向弯曲疲劳性能高于调质处理的42CrMoA钢200N／mm^2以上。可以满足设计强度不断提高的商用车转向节臂的使用要求。     

非调质钢C38MnNS汽车半轴的研制开发

根据汽车半轴的受力特点和目前应用的调质钢半轴材料的性能,对比了几种不同牌号非调质钢材料的性能。根据性能及价格等综合因素,开发了C38MnNS非调质钢乘用车半轴。并对该半轴的性能进行了综合评价。对试制的半轴进行了材料性能及产品性能试验。试验结果表明,试制的非调质钢C38MnNS半轴可以满足技术要求。高性能非调质钢的应用可大幅度降低生产过程中的能源消耗。     

发动机曲轴材料及其发展

曲轴在发动机中属关键零件,运转中承受冲击载荷和惯性力,对抗拉强度、疲劳强度、硬度、耐磨性等都提出了非常高的要求。针对不同工况条件的曲轴选材非常关键。曲轴材料选用首先应考虑服役的安全性、质量的稳定性和可靠性,再考虑加工工艺的可行性、应用表面强化工艺的可能性、轻量化设计要求、节能环保要求、经济性等方面。球墨铸铁和调质钢是常用的曲轴材料,另外还有等温淬火球墨铸铁和非调质钢等新型材料。     

35MnV非调质钢在汽车转向横拉杆接头应用

通过试验研究证明了３５ＭｎＶ非调质钢可以取代调质的４５钢，用于制造汽车转向横拉杆接头。现已装车２５００辆供用户使用。与调质４５钢相比，用３５ＭｎＶ非调质钢制造汽车转向横杆接头，取消了调质工序，避免了淬火裂纹，３５ＭｎＶ非调质钢的机加工性能也较好。     

高压共轨式喷油器开裂失效分析

某型柴油发动机在车辆行驶过程中发生失效，行驶里程仅为2 743 km，经拆解后发现发动机第6缸高压共轨式喷油器的针阀体发生了轴向开裂，对其进行了失效分析。通过宏观痕迹分析、扫描电镜断口分析、能谱分析、金相分析及显微硬度测试，指出针阀体开裂的主要原因是球头处基体内存在纺锤形缺陷，该缺陷是含Zr、O等元素的原材料夹渣。针阀体材料为ASP钢，在其生产过程中，钢液经过雾化喷嘴（高密度氧化锆材质）时，喷嘴上的小块掉落钢液中形成夹渣，裂纹从夹渣处萌生并扩展，导致针阀体发生早期疲劳开裂。