一种弹簧钢的加工方法、钢板弹簧及汽车与流程

本技术涉及汽车，特别涉及一种弹簧钢的加工方法、钢板弹簧及汽车。

背景技术：

1、钢板弹簧是汽车悬架系统中广泛应用的一种弹性元件，由多片或单片合金弹簧片组成，形成一根近似等强度的弹性梁，不仅使其能承受较大的重量，还因其各片之间的摩擦力而具有一定的减震作用。

2、钢板弹簧广泛应用于非独立悬架系统，特别是在载重汽车如货车和大型客车上非常常见。由于其简单的结构和高承载能力，它成为这些重型车辆的首选组件。

3、钢板弹簧要求材料具有高的抗拉强度和屈服强度同时具有高的韧性，而现有的弹簧钢材料无法同时满足要求，影响了钢板弹簧的使用。

技术实现思路

1、本技术提供一种弹簧钢的加工方法、钢板弹簧及汽车，以解决现有的弹簧钢材料无法同时满足要求，影响了钢板弹簧的使用的问题。

2、第一方面，本技术提供了一种弹簧钢的加工方法，以质量分数计，其原料以质量分数计包括：c：0.57％-0.62％；si：1.22％-1.38％；mn：0.70％-1.10％；cr：0.90％-1.20％；ni：0.20-2.00％；mo：0.08％-0.10％；v：0.15％-0.25％；nb：0.02％-0.04％|；ti：0.010％-0.018％；al：0.010％-0.040％；n：0.0040％-0.0080％；p：≤0.020％；s：≤0.020％，剩余部分为fe及不可避免的杂质元素；

3、所述弹簧钢的加工方法包括以下步骤：

4、将弹簧钢的原料下料、钻孔、轧制、淬火、回火处理，得弹簧钢；

5、其中：淬火的温度为850～930℃。

6、本技术中高使用应力钢板弹簧在高应力状态下使用，对缺陷敏感性增强，这就要求材料具有高的抗拉强度和屈服强度同时具有高的韧性。细化晶粒是提高材料强韧性的有效途径，通过v、nb、ti、als和n等元素复合微合金化，使材料具有细小的晶粒，晶粒度≥10级。提升了材料的综合力学性能。使得50mm厚度以下的材料可以完全淬透，保证了高使用应力钢板弹簧的热处理质量。提升了材料强韧性，抗拉强度1950-2100mpa，屈服强度1700-1850mpa；断后伸长率≥9％，断面收缩率≥30％。提升高使用应力钢板弹簧产品的疲劳性能，钢板弹簧疲劳寿命(试验应力850±550mpa)≥20万次，提升了产品质量和承载能力。

7、c是钢中的主要强化元素，是对钢的强度贡献最大的元素。为了保证材料的抗拉强度大于1950mpa和较高回火稳定性，c质量分数需不小于0.57％。但随着c质量分数的上升，钢的塑性和韧性会下降，为保证材料具有较好的综合力学性能，c质量分数应不大于0.62％。

8、si是弹簧钢中的主要合金元素，具有固溶强化作用，能显著提高钢的弹性极限，屈服强度和抗拉强度。si能改变回火时析出碳化物的数量、尺寸和形态，提高钢的回火稳定性，同时过高的si质量分数将显著增加脱碳倾向。为了保证材料具有较好综合力学性能和较小的表面脱碳，si质量分数为1.22～1.38％。

9、mn是提高钢的淬透性最有效的合金元素，溶入铁素体中起固溶强化作用。但mn含量过高会显著降低韧性，也会出现大量残余奥氏体。因此mn的质量分数为0.70％～1.10％。

10、cr能显著提高钢的淬透性，与mn共用效果更好。cr可降低钢中c的活度，又是碳化物形成元素，提高钢中c扩散的激活能，减轻钢的脱碳倾向。当cr含量较高时，会使回火组织不均匀，降低弹簧钢抗弹减性和韧性。因此本发明材料cr的质量分数为0.90％～1.20％。

11、ni能稳定奥氏体，增强钢的淬透性，可显著提高材料的韧性和抗蚀性。ni过高会在淬火中形成大量残余奥氏体，同时ni成本高，在钢中不宜添加较高的ni。ni的质量分数为0.20～2.00％。

12、mo可提高钢的淬透性，防止回火脆性，改善钢板弹簧的疲劳性能，抑制钢的表面脱碳。但mo成本高，因此mo的质量分数为0.08％～0.10％。

13、v和nb都是强碳化物形成元素，固态下所析出的细小弥散的mc型碳化物具有很强的沉淀强化效果，可提高钢的强度和硬度。同时v和nb可防止晶粒长大，起到细化晶粒的作用。但v和nb含量过高时，细化晶粒效果显著下降，同时导致材料成本上升。v的质量分数为0.15％～0.25％，nb的质量分数为0.02％～0.04％。

14、ti和n、o、c都有极强的亲和力，是一种良好的脱氧去气剂和固定n和c的有效元素。ti能使的内部组织致密，提高钢的强度。tic微粒可阻止钢晶粒长大。ti含量过高，会导致高温时大量碳氮化物的析出，其尺寸粗大使断面收缩下降。因此本发明材料ti的质量分数为0.010％～0.018％。

15、al是炼钢时的脱氧定氮剂，al是钢中的杂质元素，n对钢也是有害元素。al对n有极大的亲和力，但适量的al和n结合，可生成适量细小的aln颗粒，改善钢抗弹减性和耐久性，同时aln可细化晶粒，提高韧性及塑性变形能力。因此al的质量分数为0.010％～0.040％，n的质量分数为0.0040％～0.0080％。

16、一些实施例中，所述钻孔的中心定位孔为盲孔，其中：中心定位孔的深度为h，弹簧钢厚度为d：

17、1/3≤h/d≤1/2。为了减小应力集中，避免钢板弹簧的使用过程中从中心孔断裂，提高高使用应力钢板弹簧的疲劳寿命，可以采用盲孔，同时满足定位要求，提高加工精度。

18、一些实施例中，所述钻孔之后和所述轧制之前还包括去磷处理，其中：

19、去磷处理的水压为15～25mpa。去磷处理可以有效去除轧制加热过程中产生的氧化皮，提高钢板弹簧的表面质量。

20、一些实施例中，所述轧制之后和所述淬火之前还包括保温冷却处理，保温冷却的终止温度小于或等于200℃。材料淬透性较高，轧制后采用缓冷工艺即保温冷却处理，是为了消除轧制的内热应力，避免材料在冷却过程中产生裂纹。

21、一些实施例中，淬火的时间为30～200min；和/或，

22、淬火时零件的初始温度为780～850℃。

23、材料表面脱碳会降低表面强度，从而降低疲劳寿命。由于含si量较高，存在较强的脱碳倾向，因此在淬火加热前需涂覆防脱碳涂料，从而减少淬火加热时产生的表面脱碳。

24、一些实施例中，所述淬火之后和所述回火之前还包括冷却处理，其中：

25、冷却处理的降温速率大于或等于1℃/s，可以提高材料的力学性能，提高材料的抗拉强度和屈服强度。

26、一些实施例中，回火的温度为380～450℃，可以提高材料的力学性能，提高材料的抗拉强度和屈服强度；和/或，

27、回火的时间为30～300min，可以提高材料的力学性能，提高材料的抗拉强度和屈服强度。

28、一些实施例中，所述回火处理之后还包括喷丸处理，其中，喷丸处理包括第一次喷丸处理和第二次喷丸处理：

29、第一次喷丸处理的钢丸直径为1.0～1.4mm；和/或，

30、第一次喷丸处理的时间为60～180s；和/或，

31、第二次喷丸处理的钢丸直径为0.3～0.8mm；和/或，

32、第一次喷丸处理的时间为60～180s。

33、首先采用较粗的钢丸(直径1.0～1.4mm)喷丸，在材料表面形成较高的残余压应力(≥500mpa)；然后采用较细的钢丸(直径0.3～0.8mm)喷丸是为了改善材料的表面质量，降低簧片的表面粗糙度。

34、第二方面，本技术提供一种钢板弹簧，包括第一方面的弹簧钢的加工方法制得的弹簧钢。

35、第三方面，本技术提供了一种汽车，包括第二方面的钢板弹簧。