节叉产品及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车零件锻造与加工的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种节叉 广品及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 节叉是汽车上的关键部件之一，其是利用球型等装置实现不同方向的轴动力输 出。节叉与传动轴组合，称为万向节传动装置。在前置发动机后轮驱动的车辆上，万向节传 动装置安装在变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间；而前置发动机前轮驱动的车辆 省略了传动轴，万向节安装在既负责驱动又负责转向的前桥半轴与车轮之间。
[0003] 在现有技术中，节叉的加工工艺大多是以中碳钢锻造后经过调质处理，这种加工 工艺在调质热处理时，不仅变形大而且需要消耗大量能源，生产成本较高。为此现有技术 中，也开发了不需要经过调质处理的工艺，其只需控制锻造工艺参数就可以获得所需强度、 韧性和切削性能的非调质钢。此外，万向节在交付之前，为了提高耐腐蚀性，通常需要进行 镀锌处理。但是现有技术中常规的非调质易切削钢是在中碳钢中添加微量合金元素得到， 由于碳的含量较高，在热镀锌时粘结性较差，在使用过程中也容易导致锌层脱落。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种节叉产品及其 制备方法。
[0005] 为了解决上述技术问题并实现发明目的，本发明的第一方面提供以下技术方案： 本发明所述的节叉产品的制备方法，包括以下工序：辊锻制坯一锻造成形一磁粉探伤 -机械加工；其特征在于：所述工序不包括调质处理，锻造成形工序中将辊锻制坯工序制 备得到的坯料加热至1180~1230°c，预锻温度为1180~1230°C，终锻温度为930~980°c，终锻 后控制冷却速度为2. 5~3. 5 °C /秒，冷却至420~450°C后进行缓冷。
[0006] 其中，所述节叉产品采用的材料为非调质易切削钢，其元素组成和重量百分 比为：C :0· 32~0· 39wt%、Si :0· 30~0. 50wt%、Mn :1. 00~I. 50wt%、S :0. 035~0· 050 wt%、 Ca :0· 002~0· 005 wt%、Mg :0· 002~0. 005 wt%、V :0· 06~0· 13 wt%、Mo :〇· 015~0· 025wt%、 P 彡 0. 035wt%、Cr 彡 0. 30wt%、Ni 彡 0· 30wt%、Cu 彡 0. 25wt%、Al 彡 0. 01wt%、Nb 彡 0.0 lwt%、 Ti彡0.0 lwt%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0007] 其中，所述机械加工工序包括在数控机床上进行的车端面、钻孔、镗孔和倒角工 艺；在方形铣床上进行的铣开口工艺；在立式花键拉床上进行的拉花键工艺。
[0008] 其中，所述工序还包括机械加工后的热镀锌处理。
[0009] 其中，热镀锌的锌浴含有0.08~0. 13wt%的Al、0.03~0.08的Mg，余量为锌和不可 避免的杂质。
[0010] 其中，锌浴的温度为420~450°c。
[0011] 其中，热镀锌镀层的厚度控制为3~10 μηι，然后在460~480°C热处理25~35秒将锌 3 CN 104696379 A 说明书 2/4页 镀层进行合金化处理。
[0012] 本发明的第二方面还涉及一种节叉产品。
[0013] 本发明所述的节叉产品，其特征在于：所述节叉产品将非调质易切削钢通过 包括锻造成形工序的制备方法得到；所述非调质易切削钢的元素组成和重量百分比 为：C :0. 32~0. 39wt%、Si :0· 30~0. 50wt%、Mn :1. 00~1· 50wt%、S :0· 035~0· 050 wt%、Ca : 0. 002-0. 005 wt%> Mg ：0. 002~0.005 wt%> V：0. 06~0. 13 wt%> Mo ：0. 015-0. 025wt%, P < 0. 035wt%、Cr < 0· 30wt%、Ni < 0· 30wt%、Cu < 0· 25wt%、Al < 0· 01wt%、Nb < 0· Olwt%、 Ti彡0· Olwt%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0014] 其中，锻造成形工序中将辊锻制坯工序制备得到的坯料加热至1180~1230°C，预锻 温度为1180~1230°C，终锻温度为930~980°C，终锻后控制冷却速度为2. 5~3_ 5 °C /秒，冷 却至420~450°C后进行缓冷。
[0015] 其中，所述节叉产品表面具有热镀锌镀层，且所述热镀锌镀层中含有 0. 08~0. 13wt%的Α1、0. 03~0· 08的Mg,余量为锌和不可避免的杂质。
[0016] 其中，所述热镀锌镀层的厚度为3~10 μηι，然后在460~480°C热处理25~35秒将锌 镀层进行合金化处理。
[0017] 与现有技术相比，本发明所述的节叉产品及其制备方法具有以下有益效果： (1)本发明不经过调质处理即可得到节叉产品，由于省略了调质处理步骤，经过锻造和 机械加工后不仅使得零件的性能满足最终使用要求，机械加工过程中易切削且有自润滑作 用，降低了制造成本，显著减少了能源消耗，提高了生产效率。制备得到的节叉产品抗拉强 度可以达到780~900MPa，屈服强度可以达到480~550 MPa，延伸率可以达到16~40%。
[0018] (2)本发明通过非调质钢组分的控制，尤其是严格控制硅的含量，并添加适量的 Mg，通过锻造控制内部氧化物和表面形态，使得即使在碳含量较高的条件下，仍然可以制备 润湿性好、镀覆性能高的热镀锌镀层。
【具体实施方式】
[0019] 以下将通过参考示范性实施例，阐明本发明的目的和功能以及用于实现这些目的 和功能的方法。
[0020] 在本发明中，所述的节叉产品通过包括以下工序的方法制备得到：辊锻制坯一锻 造成形一磁粉探伤一机械加工一热镀锌；并且所述工序不包括调质处理。
[0021] 其中，所述节叉产品采用的材料为非调质易切削钢，其元素组成和重量百分 比为：C :0· 32~0· 39wt%、Si :0· 30~0· 50wt%、Mn :L 00~1. 50wt%、S :0· 035~0· 050 wt%、 Ca ：0. 002-0. 005 wt%, Mg ：0. 002-0. 005 wt°/〇, V ：0. 06~0. 13 wt%, Mo ：0. 015-0. 025wt%> P 彡 0. 035wt%、Cr 彡 0. 30wt%、Ni 彡 0· 30wt%、Cu 彡 0· 25wt%、Al 彡 0· 01wt%、Nb 彡 0.0 lwt%、 Ti彡O.Olwt%，余量为Fe和不可避免的杂质。所述非调质易切削钢通过电炉冶炼、出钢，LF 炉外精炼制备得到棒料。为保证钢中易切削夹杂物形态，采用先向电炉中加入S线，并进行 Ca处理，以确保化学成分符合设计要求。钢中的碳对于获得良好的机械性能是必要的，在高 温下形成奥氏体可以提高材料的强度。由于碳在铁素体中的溶解度很低，对于中碳钢在热 镀锌以及随后的合金化工艺中存在碳向边界析出的倾向从而导致其镀覆性、粘附性差。但 通过添加适量的Mg，并控制Si的含量不高于〇. 5wt%(优选不高于0· 42wt%)，在锻造成形工 4
【主权项】
1. 一种节叉产品的制备方法，包括以下工序：辊锻制坯一锻造成形一磁粉探伤一机械 加工；其特征在于：所述工序不包括调质处理，锻造成形工序中将辊锻制坯工序制备得到 的坯料加热至1180~1230°C，预锻温度为1180~1230°C，终锻温度为930~980°C，终锻后控制 冷却速度为2. 5~3. 5°C/秒，冷却至420~450°C后进行缓冷。
2. 根据权利要求1所述的节叉产品的制备方法，其特征在于：所述节叉产品采用的材 料为非调质易切削钢，其元素组成和重量百分比为：C:0. 32~0. 39wt%、Si:0. 30~0. 50wt%、 Mn:1. 00~1. 50wt%、S:0? 035~0. 050wt%、Ca:0? 002~0. 005wt%、Mg:0? 002~0. 005wt%、 V：0. 06~0. 13wt%,Mo：0. 015-0. 025wt°/〇,P^ 0. 035wt°/〇,Cr^ 0. 30wt°/〇,Ni^ 0. 30wt°/〇, Cu彡0? 25wt%、Al彡0? 01wt%、Nb彡0? 01wt%、Ti彡0?Olwt%，余量为Fe和不可避免的杂质。
3. 根据权利要求1所述的节叉产品的制备方法，其特征在于：所述机械加工工序包括 在数控机床上进行的车端面、钻孔、镗孔和倒角工艺；在方形铣床上进行的铣开口工艺；在 立式花键拉床上进行的拉花键工艺。
4. 根据权利要求1所述的节叉产品的制备方法，其特征在于：所述工序还包括机械加 工后的热镀锌处理。
5. 根据权利要求4所述的节叉产品的制备方法，其特征在于：热镀锌的锌浴含 有0. 08~0. 13wt%的A1、0. 03~0. 08的Mg，余量为锌和不可避免的杂质；锌浴的温度为 420~450°C。
6. 根据权利要求5所述的节叉产品的制备方法，其特征在于：热镀锌镀层的厚度控制 为3~10ym，然后在420~450°C热处理25~35秒将锌镀层进行合金化处理。
7. -种节叉产品，其将非调质易切削钢通过包括锻造成形工序的制备方法得到； 其特征在于：所述非调质易切削钢的元素组成和重量百分比为：C:0. 32~0. 39wt%、Si: 0. 30~0. 50wt%、Mn:1. 00~I. 50wt%、S:0. 035~0. 050wt%、Ca:0. 002~0. 005wt%、Mg: 0. 002~0. 005wt%、V:0. 06~0. 13wt%、Mo:0. 015~0. 025wt%、P彡 0. 035wt%、Cr彡 0. 30wt%、 Ni彡 0? 30wt%、Cu彡 0? 25wt%、Al彡 0?Olwt%、Nb彡 0?Olwt%、Ti彡 0?Olwt%，余量为Fe和 不可避免的杂质。
8. 根据权利要求7所述的节叉产品，其特征在于：锻造成形工序中将辊锻制坯工序制 备得到的坯料加热至1180~1230°C，预锻温度为1180~1230°C，终锻温度为930~980°C，终锻 后控制冷却速度为2. 5~3. 5°C/秒，冷却至420~450°C后进行缓冷。
9. 根据权利要求7所述的节叉产品，其特征在于：所述节叉产品表面具有热镀锌镀层， 且所述热镀锌镀层中含有0. 08~0. 13wt%的A1、0. 03~0. 08的Mg，余量为锌和不可避免的杂 质。
10. 根据权利要求9所述的节叉产品，其特征在于：所述热镀锌镀层的厚度为3~10ym， 然后在460~480°C热处理25~35秒将锌镀层进行合金化处理。
【专利摘要】本发明涉及一种节叉产品及其制备方法，其包括以下工序：辊锻制坯→锻造成形→磁粉探伤→机械加工；所述工序不包括调质处理，锻造成形工序中将辊锻制坯工序制备得到的坯料加热至1180~1230℃，预锻温度为1180~1230℃，终锻温度为930~980℃，终锻后控制冷却速度为2.5~3.5℃/秒，冷却至420~450℃后进行缓冷。本发明的节叉产品，经过锻造和机械加工后使得零件的性能满足最终使用要求，而且还降低了制造成本，显著减少了能源消耗，提高了生产效率。制备得到的节叉产品抗拉强度可以达到780~900MPa，屈服强度可以达到480~550MPa，延伸率可以达到16~40%。
【IPC分类】C22C38-16, C22C38-60, C23C2-06, C22C38-14, C22C38-24, F16D3-16, C22C38-50, C21D8-00, C22C38-48, B23P15-14, C22C38-46, C22C38-28, C22C38-12, C22C38-26
【公开号】CN104696379
【申请号】CN201510068857
【发明人】郭建春, 马祖文, 马祖斌, 马祖坤, 高朋, 李玉田, 郑世念
【申请人】山东金马工业集团股份有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月10日