本发明属于弹簧钢
技术领域：
，具体涉及一种汽车用钢板弹簧材料及其热处理工艺，适用于簧片厚度不超过37mm的钢板弹簧的生产，可有效提升材料的回火稳定性、强韧性以及钢板弹簧的疲劳性能。
背景技术：
：弹簧钢是根据在淬火和回火状态下的弹性而专门用于制造弹簧和弹性元件的钢。钢的弹性取决于其弹性变形的能力，即在规定的范围之内，弹性变形的能力使其承受一定的载荷，在载荷去除之后不出现永久变形。弹簧钢应具有优良的综合性能，如力学性能(特别是弹性极限、强度极限、屈强比、冲击功)、抗弹减性能(即抗弹性减退性能，又称抗松弛性能)、疲劳性能、淬透性、物理化学性能(耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等)。为满足上述性能要求，弹簧钢应具有优良的冶金质量(高的纯洁度和均匀性)、良好的表面质量(严格控制表面缺陷和脱碳)、精确的外形和尺寸。中国专利：公开号为CN1693528A，公布日为2005年11月9日的发明专利公开了一种高强韧高淬透性弹簧钢材料，该弹簧钢材料的成分配比为：C0.48％～0.55％、Si0.17％～0.37％、Mn0.70％～1.00％、Cr0.80％～1.10％、B0.001％～0.004％、Cu≤0.25％、Ni≤0.35％、P≤0.03％、S≤0.03％，其余为铁。虽然该52CrMnBA的淬透性良好，且不含V等细化晶粒的元素，经济性好，可用于厚度低于36mm以下的钢板弹簧，但其回火稳定性较差，与51CrV4同炉生产时，其硬度较51CrV4低，强度不足。如果降低回火温度，提高回火硬度至45HRC以上，又存在韧性不足的问题。因此其使用硬度范围仅适用于39～44HRC，强度等级适用于1300MPa级。技术实现要素：本发明的目的是克服现有技术中存在的无法同时满足回火稳定性和强韧性要求的问题，提供一种具有优异的回火稳定性和强韧性的汽车用钢板弹簧材料及其热处理工艺。为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：一种汽车用钢板弹簧材料，其成分及质量百分比含量为：C0.47％～0.57％、Si0.10％～0.40％、Mn0.70％～1.20％、Cr0.80％～1.20％、Ti0.010％～0.030％、Al0.010％～0.035％、N0.005％～0.009％、B0.0005％～0.004％、P≤0.025％、S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。一种汽车用钢板弹簧材料的热处理工艺，具体为：先将所述材料于820～920℃下进行淬火处理，然后将淬火后的材料在400～510℃下进行回火处理即可。与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明一种汽车用钢板板簧材料的成分及质量百分比含量为：C0.47％～0.57％、Si0.10％～0.40％、Mn0.70％～1.20％、Cr0.80％～1.20％、Ti0.010％～0.030％、Al0.010％～0.035％、N0.005％～0.009％、B0.0005％～0.004％、P≤0.025％、S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质，一方面，该设计不仅通过将C、Mn、Cr的含量分别控制在0.47％～0.57％、0.70％～1.20％、0.80％～1.20％，有效提升了材料的回火稳定性及强度(其使用硬度范围为40.5～49.5HRC，强度等级可适用于1500～1600MPa级)，使其达到51CrV4的水平，通过控制Ti、Al、N的含量范围，增加了在对材料进行淬火处理过程中的析出粒子数量，起到了有效细化晶粒的作用，提升了材料的强韧性，最终使得钢板弹簧产品的疲劳性能得到改善，产品质量和承载能力得到显著提升，而且通过控制P、S的含量提升了材料的纯净度，另一方面，该设计降低了材料的热处理工艺要求，使得淬火处理和回火处理的温度分别拓宽至820～920℃、400～510℃，在保证材料力学性能的同时可允许采用更高的淬火温度以及回火温度。因此，本发明不仅具有优异的回火稳定性和强韧性，而且能够降低材料热处理工艺的要求。具体实施方式下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。一种汽车用钢板弹簧材料，其成分及质量百分比含量为：C0.47％～0.57％、Si0.10％～0.40％、Mn0.70％～1.20％、Cr0.80％～1.20％、Ti0.010％～0.030％、Al0.010％～0.035％、N0.005％～0.009％、B0.0005％～0.004％、P≤0.025％、S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。一种汽车用钢板弹簧材料的热处理工艺，具体为：先将所述材料于820～920℃下进行淬火处理，然后将淬火后的材料在400～510℃下进行回火处理即可。本发明钢材料的原理说明如下：本发明提出了一种回火稳定性与51CrV4相当，强韧性较52CrMnBA明显提升且经济性好的弹簧钢材料，其满载静应力从510MPa提高至650MPa，应力幅从514MPa(±324MPa)提高到650MPa(±350MPa)，同时满足疲劳寿命要求，可实现轻量化设计。本发明所述热处理工艺中，回火工艺的要求没有之前苛刻，见下表。材料牌号淬火温度回火温度硬度RmRp0.2AAku2℃℃HRCMPaMPa％J52CrMnBA860±20425-50040.5-45.51320-15201270-14808.5-12.520-3051CrV4860±40400-51040.5-48.51320-16801270-16407.0-10.020-30本发明870±50400-51040.5-47.51320-16501250-15808.5-11.525-40本发明在400～510℃回火处理后，其冲击功达到25～40J，优于51CrV4的HRC/20～30J，但材料成本较51CrV4低。另外，经本发明所述热处理工艺进行处理后，材料的抗拉强度达1320～1650MPa，屈服强度为1250～1580Mpa，断后伸长率≥8.5％，断面收缩率≥40％。实施例1：一种汽车用钢板弹簧材料，其成分及质量百分比含量为：C0.53％、Si0.20％、Mn0.83％、Cr0.96％、Ti0.015％、Al0.016％、N0.0051％、B0.0016％、P0.019％、S0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。上述汽车用钢板弹簧材料的热处理工艺，具体为：先将所述材料于820～920℃下进行淬火处理，然后将淬火后的材料在400～510℃下进行回火处理即可。实施例2：步骤同实施例1，不同之处在于：所述材料的成分及质量百分比含量为：C0.57％、Si0.40％、Mn1.00％，Cr1.05％、Ti0.010％、Al0.010％、N0.0062％、B0.0005％、P0.017％、S0.007％，其余为Fe和不可避免的杂质。实施例3：步骤同实施例1，不同之处在于：所述材料的成分及质量百分比含量为：C0.51，Si0.17，Mn1.20，Cr0.80％、Ti0.025％、Al0.030％、N0.0075％、B0.0027％、P0.020％、S0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质。实施例4：步骤同实施例1，不同之处在于：所述材料的成分及质量百分比含量为：C0.48，Si0.10，Mn0.70，Cr1.20％、Ti0.028％、Al0.035％、N0.0088％、B0.0039％、P0.019％、S0.009％，其余为Fe和不可避免的杂质。为检测本发明材料的各项性能，以实施例1所述材料为本发明钢，52CrMnBA(其成分及质量百分比含量为：C0.53％、Si0.19％、Mn0.83％，Cr0.96％、Ti0.003％、Al0.028％、N0.0038％、B0.001％、P0.019％、S0.004％，其余为Fe和不可避免的杂质)为对比钢，选取使用量较大的规格为30×90的材料进行晶粒度、回火稳定性、强韧性以及疲劳试验。结果如下：1、回火稳定性试验表1各弹簧钢在不同回火温度下的硬度检测结果材料牌号52CrMnBA51CrV4本发明钢400℃回火硬度/HRC45.047.047.5450℃回火硬度/HRC42.544.545.2500℃回火硬度/HRC38.041.040.5以上结果表明，本发明材料的回火稳定性显著优于52CrMnBA，与51CrV4相当。2、晶粒度试验表2各弹簧钢在不同淬火温度下的晶粒度检测结果由表2能够看出，在同样的淬火条件下，本发明材料的晶粒度较52CrMnBA高1级，同时，在较高的加热温度下淬火，晶粒也能够保持较细水平。3、强韧性试验表3各弹簧钢的强韧性试验结果Rm/(MPa)Rp0.2/(MPa)A(％)Z(％)Aku2(J)Rm×Aku2本发明钢1354.31234.710.245.740.054173.352CrMnBA1375.31241.38.734.031.743552.2变化-1.53％-0.54％17.31％34.31％26.32％24.39％由上表可以发现，本发明材料的强韧性较52CrMnBA提升了24.39％。4、疲劳性能试验表4本发明产品的疲劳性能试验结果表4显示，使用本发明材料制造的板簧，疲劳寿命按国标(GB/T19844-2005)规定的载荷514±324MPa，30万次未失效，按更高载荷水平650MPa±350MPa，平均疲劳寿命达11万次。当前第1页1 2 3