一种曲轴用非调质钢及其加工工艺

1.本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种曲轴用非调质钢及其加工工艺。


背景技术：

2.非调质钢是在普通碳锰钢的基础上添加微量合金元素(v、nb和ti等)，通过控轧(锻)控冷工艺，不经调质处理即可达到或超过调质钢力学性能的一类优质结构钢。相对于调质钢的生产，由于其具有工序少、节约能源、金属收得率高、性能分布均匀和避免了调质裂纹等一系列优点，广泛应用于汽车零部件制造等行业。在上世纪七十年代，由于石油危机，能源价格大幅上涨，蒂森公司首先开发了49mnvs非调质钢用于生产汽车曲轴。曲轴是汽车发动机系统中最重要的一个组成部件，连接活塞和连杆，服役条件恶劣，将活塞的上下运动转化为旋转运动，同时受到扭转应力和弯曲应力的作用。因此，曲轴用非调质钢性能很大程度上决定着发动机的可靠性和寿命，需要足够的强度、良好的耐磨性以及较高的抗疲劳性能。这对钢材洁净度，特别是非金属夹杂物的控制提出了更高的要求。然而，实际生产中一般采用al脱氧，导致非调质钢中会有脆性al2o3夹杂物，不仅会堵塞水口，还会降低钢材的强韧性能。
3.汽车曲轴用非调质钢一般需引入0.035％～0.075％的s元素以保证切削性能，属于中硫易切削钢，导致钢中夹杂物主要为塑性夹杂mns，在钢液凝固过程和降温过程中析出，由于mn、s元素容易偏析，mns易偏聚晶界或聚集，分布不均匀且尺寸较大，控制的关键是保证其在加热过程中固溶，但同时又要控制其在冷却过程中的析出，即精确控制加热和冷却制度。此外，硫化物夹杂在轧制过程中易沿轧制方向发生变形，导致钢材性能严重的各向异性。尺寸合适、分布均匀的mns夹杂物使产品在切削加工过程中易断屑，改善钢材切削性能；同时可润滑刀具、减少刀具磨损和延长刀具使用寿命；还能起到高温钉扎晶界、低温细化铁素体组织等作用。然而，尺寸过大或严重聚集分布的mns夹杂物不仅不能充分发挥上述效果，还会导致钢材切削性能恶化和强韧性不足等问题。
4.公开号为cn 114182173 a发动机曲轴用非调质钢的生产方法，省去了价格较为昂贵的v、ni等微合金元素，生产的轧制圆钢硫化物分布均匀。但此生产方法在转炉冶炼时用铝铁沉淀脱氧并加高铝精炼合成渣，精炼时铝粒扩散脱氧，钢液中铝含量很高容易生成大量长条或链状大尺寸脆性al2o3夹杂，导致钢材强韧性和抗疲劳性能较低。
5.公开号为cn 112342462 a一种大功率发动机曲轴用nb-ti微合金化高强韧性贝氏体非调质钢及其制备方法，公开号为cn 112195412 a一种大功率发动机曲轴用nb-v微合金化高强韧性贝氏体非调质钢及其制备方法，公开号为cn104264040 a一种非调质钢及其制造方法以及采用该非调质钢制造的曲轴。上述发明专利采用nb-ti或nb-v元素微合金化形成碳氮化物粒子钉扎奥氏体晶粒，但非调质钢中n元素含量均较高，添加的ti元素容易生成大尺寸的tin夹杂物，不仅不能有效的钉扎晶界，反而对钢的疲劳性能影响很大。nb、v元素价格昂贵，并且在较高的奥氏体化温度下会回溶到钢基体中，钉扎作用有限。而且对于大规格的非调质钢铸锭，钢液凝固过程中第二相粒子有充分的时间长大，第二相粒子尺寸较大，
钉扎作用效果不明显。此外，公开号为cn104264040 a一种非调质钢及其制造方法以及采用该非调质钢制造的曲轴，制造方法中还包括模铸和热处理，生产成本很高且周期较长。
6.随着汽车发动机功率的提升，对曲轴用非调质钢的要求越来越高，如何有效控制曲轴用非调质钢中硫化物形貌与分布，并使其在轧制过程中不易变形，同时避免生成脆性al2o3夹杂，进一步提高钢的强度和韧性以适应汽车工业发展迫在眉睫。


技术实现要素：

7.为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种曲轴用非调质钢及其加工工艺，本发明能够有效控制曲轴用非调质钢中硫化物形貌与分布，并使其在轧制过程中不易变形，同时避免生成脆性al2o3夹杂，进一步提高钢的强度和韧性。
8.本发明采用的技术方案如下：
9.一种曲轴用非调质钢，按质量百分比计，包括：c：0.38％～0.45％，si：0.25％～0.45％，mn：1.2％～1.5％，s：0.01％～0.05％，v：0.10％～0.18％，y：0.015％～0.035％，ti：0.03％～0.07％，p：≤0.03％，o：≤0.0012％，n：0.010％～0.013％，余量为fe及不可避免的杂质。
10.优选的，所述曲轴用非调质钢析出强化值x＝100
×
(γ wv w
ti
wn)，0.95≤x≤1.35，其中γ＝wc w
si
/10 w
mn
/6 1.45w
ti
1.8wv；
11.式中wc、w
si
、w
mn
、wv、w
ti
、wn分别为所述曲轴用非调质钢中c、si、mn、v、ti和n元素的质量分数。
12.优选的，所述曲轴用非调质钢中包括以y2o3为核心外部包裹mns的复合y-mn-o-s类硫化物或以ti2o3为核心外部包裹mns的复合ti-mn-o-s类硫化物；
13.所述曲轴用非调质钢中硫化物等效直径≤5μm的占90％以上，数量为2
×
10
13
～5
×
10
13
个/m3，宽径比≤9的占总数量的比例在80％以上，其中含y复合氧硫化物占总氧硫化物数量的比例不小于3/4。
14.本发明如上所述的曲轴用非调质钢的制备方法，包括如下过程：
15.将高炉铁水进行粗炼，粗炼出钢温度为1625～1655℃，出钢过程中加入硅锰合金粗脱氧合金化，得到初炼钢液；
16.将初炼钢液进行lf精炼，调整钢液温度为1595～1630℃后采用含钛脱氧剂精脱氧，再喂纯钙线深脱s至0.002％以下；然后喂入钇基稀土包芯线精炼，并吹co2和n2的混合气体，8～12min后加入钒氮合金，精调氮含量至目标成分；最后喂入纯硫线调整s含量至曲轴用非调质钢目标成分，纯硫线溶解均匀后得到精炼钢液；
17.将精炼钢液进行保护浇铸，浇铸过程中进行电磁搅拌，浇铸完成后缓冷至室温得到原始铸坯；
18.对原始铸坯进行锻造、轧制，得到最终轧材。
19.优选的，所述硅锰合金中，mn/si质量比为0.8～1.2；将硅锰合金分两批加入，第一批在出钢20％～30％时加入60％～70％的硅锰合金，第二批在出钢65％～80％时全部加完；
20.利用硅锰合金粗脱氧合金化时，粗脱氧至0.030％～0.045％。
21.优选的，所述含钛脱氧剂采用海绵钛和钛铁，其中，钛铁的比例为海绵钛和钛铁总
质量的20％～30％；
22.含钛脱氧剂加入量通过下式计算：
23.m
ti
＝1000m[((0.03％～0.045％)-xo)
×
2/3 xn xs]/[(99％
×
(70％～80％) (20％～30％)
×
70％)
×
80％]
[0024]
其中，m
ti
含钛脱氧剂的加入量，单位kg；m为钢液总质量，单位t；xo为钢液中氧含量；xn为钢液中氮含量；xs为钢液中硫含量；
[0025]
精脱氧后高纯净钢液氧含量低于0.0012％。
[0026]
优选的，钇基稀土包芯线喂入量为0.06～0.15kg/t钢，分三批喂入，第一批喂入总喂入质量的20％～30％，第二批喂入总喂入质量的40％～60％，第三批喂完剩余的钇基稀土包芯线。
[0027]
优选的，吹co2和n2的混合气体时，co2和n2的混合气体中co2体积比为25％～35％，吹气量为3～6l/t钢，控制w[ti]
×
w[n]≤0.00018。
[0028]
优选的，浇铸完成后，以降温速度为3～6℃/s缓冷至室温得到原始铸坯。
[0029]
优选的，对原始铸坯进行锻造时，开锻温度为1140～1180℃，终锻温度910～950℃，锻造比为8～12。
[0030]
本发明具有如下有益效果：
[0031]
本发明曲轴用非调质钢屈服强度为700～820mpa，抗拉强度为850～950mpa，断后延伸率≥17％，室温冲击功达到44j以上，维氏硬度为265～310hv。可以看出，本发明曲轴用非调质钢具有较高的强度和韧性。
[0032]
本发明的制备方法中，粗炼出钢过程中严禁下渣，是由于残渣中feo含量高，氧化性强，不利于后续精炼过程脱硫。硅锰合金二元合金粗脱氧是为了减小精脱氧压力，先精脱氧再喂纯钙线可避免生成大量cao。此外，采用硅锰合金而没有用铝脱氧，是由于铝脱氧会产生脆性al2o3夹杂物，不仅会堵塞水口，还会降低钢材的强韧性能，本发明在lf精炼时采用了高效的含钛脱氧剂精脱氧，更能保证钢液纯净度。深脱s后进行稀土y处理是为了避免生成ys。v属于有效的强化微合金化元素，稀土y处理后加入vn合金，钢液中氧已经完全被y消耗，加入的v将不会被氧化，而会被固溶。n与钢中v和ti都有很强的亲和力，热加工过程中与n结合形成稳定的碳氮化物析出相。精炼过程中采用含钛脱氧剂脱氧，避免了al脱氧钢中生成脆性al2o3夹杂，同时脱氧产物还可形核mns，再结合稀土y处理，控制合理的冶炼参数使之形成细小弥散的y2o3和ti2o3，凝固过程中为后析出的mns提供形核质点，形成“内部是硬质氧化物、外部包裹硫化物”的复合y-mn-o-s类或ti-mn-o-s类夹杂物。通过控制y2o3和ti2o3及其分布达到改善硫化物形貌与分布的目的，使聚集分布的大尺寸长条状硫化物细小均匀分布，提高了复合氧硫化物比例及其抗塑性变性能力，使其在轧制过程中不易变形，再配合适宜的热加工方法及参数，使最终成品钢材中硫化物为弥散分布的小尺寸球状或纺锤状，进一步提升了中硫非调质钢的横向力学性能和强韧性能。保护浇铸可避免钢液被二次氧化；结晶器电磁搅拌是为了均匀钢液中的y2o3和ti2o3，为凝固过程中复合包裹体析出做准备，规定搅拌方式避免出现过度搅拌，以减少成分偏析。
[0033]
进一步的，硅锰合金的脱氧产物为mno
·
sio2和2mno
·
sio2，其中mno
·
sio2为液相夹杂物，容易去除。因此通过控制热力学条件出钢温度为1625～1655℃和mn/si质量比为0.8～1.2使脱氧产物为mno
·
sio2。出钢至20％～30％时钢液搅动剧烈，脱氧动力学条件较
好，此时加入60％～70％的硅锰合金可充分接触使反应更加剧烈，同时也有充足的反应时间。若一次全部加入会形成富锰区，反而不利于脱氧，因此在出钢65％～80％时加入剩余硅锰合金，可保证夹杂物充分上浮，提高钢材纯净度。此外，出钢温度的控制可与后续精炼温度相匹配，减少能耗，降低成本。
[0034]
进一步的，钛铁中含有al，控制钛铁比例为20％～30％是为了控制al的带入量，ti比al更活泼，会先与o反应，因此带入少量的al会固溶在钢中，不会生成al2o3夹杂，而且热加工过程中会析出aln强化相。此外，海绵钛价格贵配合价格低的钛铁使用可降低成本。钛脱氧会在不同温度下生成不同的钛氧化物，如ti2o3、tio2、tio和ti3o5，根据晶格错配度理论，钛氧化物中ti2o3与mns错配度最低，有较好的形核作用。基于钛氧化物优势区域图，控制钢液温度为1595～1630℃、氧质量分数和钛质量分数，使钛脱氧生成ti2o3，并且ti2o3可以诱导形成晶内铁素体最终细化晶粒，可显著提高钢材性能。同时钢中残留的ti元素在后续热加工过程中会以ti(n,c)的形式析出，起到第二相强化的作用，进一步提高钢材力学性能。硫化物在钢液中的溶解度决定其在凝固过程中何时析出，从而决定了硫化物的形貌，而o是影响硫化物溶解度的主要因素。因此，需要控制钢液中氧含量低于0.0012％，氧含量高会形成大量的氧化物夹杂，容易产生应力集中，导致微裂纹的萌生。钢液剩余o还可将后续加入的y氧化为y2o3。
[0035]
进一步的，喂入钇基稀土包芯线主要是为了生成y2o3，凝固过程中为后析出的mns提供形核质点。分三批喂入稀土y是为了避免一次喂入过多造成局部y浓度过高，反而不利于形成弥散的y2o3。稀土y可净化钢液，改变钢中mns夹杂物的成分、形状、大小、数量、分布和结构，细化组织晶粒，使形状分布不均匀的铁素体组织与奥氏体组织均匀化，还可提高钢的抗氧化性和抗腐蚀性，抗氧化性的效果超过硅、铝、钛等元素。y在后续热加工过程中会以yc形式析出，起到第二相强化作用，还能提高钢在室温和低温下的冲击韧性，在低温下可出现韧窝带，降低冷脆效应对钢材的危害。
[0036]
进一步的，吹co2和n2的混合气体是为了将y完全氧化为y2o3和增氮。控制co2体积比为25％～35％是为了使混合气体氧化性较弱，氧化性强的氧化剂易造成钢中y2o3粗化。精脱氧使用的海绵钛会在钢液中有残留ti，控制混合气体吹气量是为了使w[ti]
×
w[n]≤0.00018，从而避免大尺寸tin析出。此外，可以起搅拌作用使y2o3均匀分布。
[0037]
进一步的，由于mn、s元素容易偏析，导致mns偏聚晶界，分布不均匀，且尺寸较大，通过控制铸坯缓冷速度为3～6℃/s最大程度上减小偏析，同时能够有效防止应力集中产生裂纹，应力诱导形核也会促进纳米级(ti,v)(c,n)的析出。
[0038]
进一步的，锻造比的大小影响钢材的力学性能和锻件质量。锻造比过小，锻件达不到所需要的性能要求；锻造比过大，容易导致锻件金属内部变形不均匀，反而引起锻件性能下降。此外，过大的锻造比还会增大工作量，增大生产成本，降低工作效率。因此，控制锻造温度和锻造比，使大尺寸硫化物碎化，细化材料晶粒，改善金属的内部组织、消除组织缺陷，同时方便后续轧制。
附图说明
[0039]
图1为本发明曲轴用非调质钢的加工工艺流程图；
[0040]
图2为本发明实施例1中形成的复合y-mn-o-s类硫化物的扫描电镜图；
[0041]
图3为本发明实施例1中形成的复合ti-mn-o-s类硫化物的扫描电镜图。
具体实施方式
[0042]
下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。
[0043]
本发明曲轴用非调质钢中，按质量百分比计，化学元素包括：c：0.38％～0.45％，si：0.25％～0.45％，mn：1.2％～1.5％，s：0.01％～0.05％，v：0.10％～0.18％，y：0.015％～0.035％，ti：0.03％～0.07％，p：≤0.03％，o：≤0.0012％，n：0.010％～0.013％，余量为fe及不可避免的杂质。
[0044]
参见图1，本发明曲轴用非调质钢的加工工艺，包括如下步骤：
[0045]
步骤(1)，核心氧化物生成：将高炉铁水进行粗炼，控制出钢温度为1625～1655℃，出钢过程中进行二元合金粗脱氧合金化得到初炼钢液，其中，二元合金为硅锰合金，控制mn/si质量比为0.8～1.2，粗脱氧至0.03％～0.045％。分两批加入，第一批在出钢20％～30％时加入60％～70％的硅锰合金，第二批在出钢65％～80％时全部加完。lf精炼进站调整钢液温度为1595～1630℃后采用含钛脱氧剂精脱氧，含钛脱氧剂为海绵钛和钛铁，其中钛铁比例为20％～30％，含钛脱氧剂加入量通过下式计算：
[0046]mti
＝1000m[((0.03％～0.045％)-xo)
×
2/3 xn xs]/[(99％
×
(70％～80％) (20％～30％)
×
70％)
×
80％]
[0047]
其中，m
ti
含钛脱氧剂的加入量，单位kg；m为钢液总质量，单位t；xo为钢液中氧含量；xn为钢液中氮含量；xs为钢液中硫含量；
[0048]
精脱氧后高纯净钢液氧含量低于0.0012％，再喂纯钙线深脱s至0.002％以下。然后喂入钇基稀土包芯线精炼，并吹co2和n2的混合气体，8～12min后加入钒氮合金精调氮含量至目标成分。最后喂入纯硫线调整s含量至曲轴用目标成分，溶解均匀后得到精炼钢液。其中，钇基稀土包芯线喂入量为0.06～0.15kg/t钢，分三批喂入，第一批喂入总喂入质量的20％～30％，第二批喂入总喂入质量的40％～60％，第三批喂完剩余的钇基稀土包芯线。co2和n2的混合气体中co2体积比为25％～35％，吹气量为3～6l/t钢，控制w[ti]
×
w[n]≤0.00018。
[0049]
步骤(2)，复合包裹体析出：将精炼钢液进行保护浇铸，采用结晶器电磁搅拌(m-ems)，搅拌方式为正反交替搅拌，先正搅10～15s，再反搅8～10s，之后以3～6℃/s的冷速度为缓冷至室温得到原始铸坯。
[0050]
步骤(3)，高温压力加工：将原始铸坯进行高温压力加工得到中间钢坯，中间钢坯经轧制后得到最终轧材。其中，高温压力加工为锻造，开锻温度为1140～1180℃，终锻温度910～950℃，锻造比为8～12。
[0051]
通过本发明上述制备方法得到的曲轴用非调质钢中，硫化物等效直径≤5μm的占90％以上，数量为2
×
10
13
～5
×
10
13
个/m3，宽径比≤9的占总数量的比例达80％以上，其中含y复合氧硫化物占总氧硫化物数量的比例大于3/4。本发明所得非调质钢屈服强度700～820mpa，抗拉强度850～950mpa，断后延伸率≥17％，室温冲击功可达到44j以上，维氏硬度为265～310hv。
[0052]
所述曲轴用非调质钢析出强化值x＝100
×
(γ wv w
ti
wn)，0.95≤x≤1.35，其中γ＝wc w
si
/10 w
mn
/6 1.45w
ti
1.8wv。钢中y的存在形式为y2o3，ti的存在形式为ti2o3，s的存
在形式为mns，钢中形成以y2o3或ti2o3为核心外部包裹mns的“内硬外软”的复合y-mn-o-s类或ti-mn-o-s类硫化物。
[0053]
实施例1
[0054]
本发明曲轴用非调质钢中，按质量百分比计，化学元素包括：c：0.38％，si：0.3％，mn：1.5％，s：0.01％，v：0.14％，y：0.015％，ti：0.07％，p：0.03％，o：0.0012％，n：0.0012％，余量为fe及不可避免的杂质。
[0055]
本发明曲轴用非调质钢的加工工艺，包括如下步骤：
[0056]
步骤(1)，核心氧化物生成：将100吨高炉铁水进行粗炼，出钢温度为1625～1635℃，出钢过程中进行二元合金粗脱氧合金化得到初炼钢液，其中，二元合金为硅锰合金，控制mn/si质量比为1.2，粗脱氧至0.045％。分两批加入，第一批在出钢30％时加入65％的硅锰合金，第二批在出钢80％时全部加完。lf精炼进站调整钢液温度为1595～1610℃后采用含钛脱氧剂精脱氧，含钛脱氧剂为海绵钛和钛铁，其中钛铁比例为20％，含钛脱氧剂加入量为68.67kg；
[0057]
精脱氧后高纯净钢液氧含量为0.0012％，再喂纯钙线深脱s至0.0015％。然后喂入钇基稀土包芯线精炼，并吹co2和n2的混合气体，10min后加入钒氮合金精调氮含量至目标成分。最后喂入纯硫线调整s含量至曲轴用非调质钢目标成分，溶解均匀后得到精炼钢液。其中，钇基稀土包芯线喂入量为0.06kg/t钢，分三批喂入，第一批喂入总喂入质量的20％，第二批喂入总喂入质量的60％，第三批喂完剩余的钇基稀土包芯线。co2和n2的混合气体中co2体积比为25％，吹气量为4.5l/t钢，w[ti]
×
w[n]＝0.00015。
[0058]
步骤(2)，复合包裹体析出：将精炼钢液进行保护浇铸，采用结晶器电磁搅拌(m-ems)，搅拌方式为正反交替搅拌，先正搅10s，再反搅10s，之后以3～4℃/s的冷速度为缓冷至室温得到原始铸坯。
[0059]
步骤(3)，高温压力加工：将原始铸坯进行锻造得到中间钢坯，中间钢坯经轧制后得到最终轧材。其中，开锻温度为1160～1180℃，终锻温度930～950℃，锻造比为10。
[0060]
通过上述实施例制备得到的曲轴用非调质钢中，硫化物等效直径≤5μm的占95％，数量为2
×
10
13
个/m3，宽径比≤9的占总数量的比例为85％，其中含y复合氧硫化物占总氧硫化物量的比例为88％。本发明所得非调质钢屈服强度820mpa，抗拉强度950mpa，断后延伸率为20％，室温冲击功为45j，维氏硬度为296hv。
[0061]
本实施例非调质钢析出强化值x＝1.2247，其中γ＝1.0135％。钢中y的存在形式为y2o3，ti的存在形式为ti2o3，s的存在形式为mns。图2为钢中形成以y2o3为核心外部包裹mns的“内硬外软”的复合y-mn-o-s类硫化物，图3为钢中形成以ti2o3为核心外部包裹mns的“内硬外软”的复合ti-mn-o-s类硫化物。
[0062]
实施例2
[0063]
本发明曲轴用非调质钢中，按质量百分比计，化学元素包括：c：0.45％，si：0.25％，mn：1.35％，s：0.05％，v：0.10％，y：0.035％，ti：0.05％，p：0.025％，o：0.0010％，n：0.013％，余量为fe及不可避免的杂质。
[0064]
本发明曲轴用非调质钢的加工工艺，包括如下步骤：
[0065]
步骤(1)，核心氧化物生成：将100吨高炉铁水进行粗炼，控制出钢温度为1645～1655℃，出钢过程中进行二元合金粗脱氧合金化得到初炼钢液，其中，二元合金为硅锰合
金，控制mn/si质量比为0.8，粗脱氧至0.03％。分两批加入，第一批在出钢20％时加入60％硅锰合金，第二批在出钢65％时全部加完。lf精炼进站调整钢液温度为1610～1620℃后采用含钛脱氧剂精脱氧，含钛脱氧剂为海绵钛和钛铁，其中钛铁比例为25％，含钛脱氧剂加入量为61.71kg；
[0066]
精脱氧后高纯净钢液氧含量为0.0010％，再喂纯钙线深脱s至0.0018％。然后喂入钇基稀土包芯线精炼，并吹co2和n2的混合气体，12min后加入钒氮合金精调氮含量至目标成分。最后喂入纯硫线调整s含量至曲轴用非调质钢目标成分，溶解均匀后得到精炼钢液。其中，钇基稀土包芯线喂入量为0.15kg/t钢，分三批喂入，第一批喂入总喂入质量的30％，第二批喂入总喂入质量的50％，第三批喂完剩余的钇基稀土包芯线。co2和n2的混合气体中co2体积比为35％，吹气量为6l/t钢，w[ti]
×
w[n]＝0.00018。
[0067]
步骤(2)，复合包裹体析出：将精炼钢液进行保护浇铸，采用结晶器电磁搅拌(m-ems)，搅拌方式为正反交替搅拌，先正搅15s，再反搅9s，之后以5～6℃/s的冷速度为缓冷至室温得到原始铸坯。
[0068]
步骤(3)，高温压力加工：将原始铸坯进行锻造得到中间钢坯，中间钢坯经轧制后得到最终轧材。其中，开锻温度为1140～1160℃，终锻温度910～930℃，锻造比为8。
[0069]
通过上述实施例制备得到的曲轴用非调质钢中，硫化物等效直径≤5μm的占93％以上，数量为5
×
10
13
个/m3，宽径比≤9的占总数量的比例为81％，其中含y复合氧硫化物占总氧硫化物量的比例为4/5。本发明所得非调质钢屈服强度700mpa，抗拉强度900mpa，断后延伸率为17％，室温冲击功可达到48j，维氏硬度为310hv。
[0070]
本实施例非调质钢析出强化值x＝1.1155，其中γ＝0.9525％。钢中y的存在形式为y2o3，ti的存在形式为ti2o3，s的存在形式为mns，钢中形成以y2o3或ti2o3为核心外部包裹mns的“内硬外软”的复合y-mn-o-s类或ti-mn-o-s类硫化物。
[0071]
实施例3
[0072]
本发明曲轴用非调质钢中，按质量百分比计，化学元素包括：c：0.42％，si：0.45％，mn：1.2％，s：0.03％，v：0.18％，y：0.025％，ti：0.03％，p：0.028％，o：0.0011％，n：0.010％，余量为fe及不可避免的杂质。
[0073]
本发明曲轴用非调质钢的加工工艺，包括如下步骤：
[0074]
步骤(1)，核心氧化物生成：将100吨高炉铁水进行粗炼，控制出钢温度为1635～1645℃，出钢过程中进行二元合金粗脱氧合金化得到初炼钢液，其中，二元合金为硅锰合金，控制mn/si质量比为1.0，粗脱氧至0.04％。分两批加入，第一批在出钢25％时加入65％硅锰合金，第二批在出钢75％时全部加完。lf精炼进站调整钢液温度为1620～1630℃后采用含钛脱氧剂精脱氧，含钛脱氧剂为海绵钛和钛铁，其中钛铁比例为30％，含钛脱氧剂加入量为65.66kg；
[0075]
精脱氧后高纯净钢液氧含量为0.0011％，再喂纯钙线深脱s至0.0019％。然后喂入钇基稀土包芯线精炼，并吹co2和n2的混合气体，8min后加入钒氮合金精调氮含量至目标成分。最后喂入纯硫线调整s含量至曲轴用非调质钢目标成分，溶解均匀后得到精炼钢液。其中，钇基稀土包芯线喂入量为0.1kg/t钢，分三批喂入，第一批喂入总喂入质量的25％，第二批喂入总喂入质量的40％，第三批喂完剩余的钇基稀土包芯线。co2和n2的混合气体中co2体积比为30％，吹气量为3l/t钢，w[ti]
×
w[n]＝0.00016。
[0076]
步骤(2)，复合包裹体析出：将精炼钢液进行保护浇铸，采用结晶器电磁搅拌(m-ems)，搅拌方式为正反交替搅拌，先正搅12s，再反搅8s，之后以4～5℃/s的冷速度为缓冷至室温得到原始铸坯。
[0077]
步骤(3)，高温压力加工：将原始铸坯进行锻造得到中间钢坯，中间钢坯经轧制后得到最终轧材。其中，开锻温度为1150～1170℃，终锻温度920～940℃，锻造比为12。
[0078]
通过上述实施例制备得到的曲轴用非调质钢中，硫化物等效直径≤5μm的占92％，数量为3
×
10
13
个/m3，宽径比≤9的占总数量的比例为83％，其中含y复合氧硫化物占总氧硫化物量的比例为3/4。本发明所得非调质钢屈服强度760mpa，抗拉强度850mpa，断后延伸率为18％，室温冲击功为46j，维氏硬度为265hv。
[0079]
本实施例非调质钢析出强化值x＝1.2525，其中γ＝1.0135％。钢中y的存在形式为y2o3，ti的存在形式为ti2o3，s的存在形式为mns，钢中形成以y2o3或ti2o3为核心外部包裹mns的“内硬外软”的复合y-mn-o-s类或ti-mn-o-s类硫化物。