CN107541659B - 一种进气歧管支架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种支架，具体涉及一种进气歧管支架，属于热轧钢板材料领域。本发明进气歧管支架由热轧钢板制成，所述热轧钢板材料由如下质量百分比的成分组成：C：0.1‑0.15％，Si：0‑0.05％，Mn：0.2‑0.5％，S：0.01‑0.035％，P：≤0.35％，Cr：0.1‑0.2％，Nb：0.2‑0.3％，N：0.01‑0.02％，Mg：0.01‑0.02％，稀土元素：0.01‑0.02％，余量为铁。本发明采用配伍合理的钢材料，并采用包括电熔镁砂、纳米碳酸钙、五水偏硅酸钠、酚醛树脂组成的中间包对钢水进行净化，能够使得到的钢材S、P含量降低，从而提高钢材的强度和韧性。

Description

一种进气歧管支架

技术领域

本发明涉及一种支架，具体涉及一种进气歧管支架，属于热轧钢板材料领域。

背景技术

进气歧管位于节气门与引擎进气门之间，之所以称为「歧管」，是因为空气进入节气门后，经过歧管缓冲统后，空气流道就在此「分歧」了，对应引擎汽缸的数量，如四缸引擎就有四道，五缸引擎则有五道，将空气分别导入各汽缸中。以自然进气引擎来说，由于进气歧管位于节气门之后，所以当引擎油门开度小时，汽缸内无法吸到足量的空气，就会造成歧管真空度高；而当引擎油门开度大时，进气歧管内的真空度就会变小。

在实际应用过程中，进气歧管支架由于环境因素，其材质厚重，使用不便，且可塑性不强，因此还受到极大限制。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种材质轻薄、使用便捷、可塑性强的进气歧管支架。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：一种进气歧管支架，所述进气歧管支架由热轧钢板制成，所述热轧钢板材料由如下质量百分比的成分组成：C：0.1-0.15％，Si：0-0.05％，Mn：0.2-0.5％，S：0.01-0.035％，P：≤0.35％，Cr：0.1-0.2％，Nb：0.2-0.3％，N：0.01-0.02％， Mg：0.01-0.02％，稀土元素：0.01-0.02％，余量为铁。

本发明进气歧管支架采用钢材制成，而且，本发明钢材中C含量为0.1-0.15％，是一种低碳钢，强度和硬度较低，但塑性和韧性较好。同时，本发明使用的钢是一种渗碳钢，具有高碳的耐磨层和低碳的高强韧性心部，能承受巨大的冲击荷载、接触应力和磨损。

本发明进气歧管支架使用的钢材中碳含量过高，则会导致心部没有足够的韧性和强度，因此，本发明选用0.1-0.15％的C含量，以保证心部具有足够的韧性和强度。

另外，为提高钢的淬透性，从而提高心部的韧性和强度，本明还加入了适量的Mn元素，Mn固溶于铁素体中，对钢起固溶强化作用。随着Mn含量的增加，由于阻碍了晶界铁素体形核，晶界铁素体逐渐变细，粗晶区韧性得到改善。但Mn含量过高，粗晶区形成了大量的脆性组织M-A岛，导致粗晶区低温韧性再次恶化，因此本发明采用上述含量的Mn元素，能够保证心部有足够的任性和强度时，对晶体细化不造成影响。

其中，本发明还在此基础上加入了S元素，S元素会与钢中的 Mn元素反应生成MnS，而MnS可以阻止钢中奥氏体晶界的移动，在晶内铁素体形成时，起到了细化晶粒的作用，可以有效提高本发明制成的进气歧管支架的韧性，同时改善进气歧管支架的切削加工性能；但S含量过高，会导致钢的强度下降，因此本发明将S元素的含量控制在0.01-0.035％范围内。

本发明的Cr元素一部分溶入钢的基体中起固溶强化作用，另一部分则会与碳结合形成(FeCr)₃C、(FeCr)₇C₃等形式的碳化物，从而提高钢的高温强度和耐磨性，提高钢的淬透性和回火稳定性。

本发明还加入了Nb，Nb的加入可在高温形成Nb(C，N)碳氮化物阻碍晶粒长大，能够增大晶界面积和位错密度，从而提高制得的钢材的强度；同时，在钢材中加入Nb后，可以显著降低层错几率，提高钢的层错能，从而提高其屈服强度和延伸率。

本发明加入的微量稀土元素和Mg元素使钢中非金属夹杂物变性，以小而弥散分布的稀土、镁夹杂物取代钢中长条状、短条状或椭圆状的MnS夹杂和呈串状而且不规则形状的硅酸盐夹杂，也起到净化钢液的作用；当稀土加入量适宜时，稀土与钢液中O、S等有害元素结合成稀土化合物，可以有部分作为夹杂物上浮从钢液排出，从而减少了S对钢液的危害作用，并且降低了钢液中夹杂物的总量，以达到净化钢液的目的。

本发明的另一个目的在于提供一种上述进气歧管支架的制备方法，所述的方法包括如下步骤：

熔炼：将如上钢材料加入转炉融化后将钢水吊至钢包精炼炉进行精炼，出炉后，进行浇注得钢材；

热处理：将钢材进行正火处理、渗碳处理、淬火处理和回火处理后得到进气歧管支架坯件；

后处理：进气歧管坯件进行喷丸处理、冷校处理后进行包装得进气歧管支架成品。

在上述的一种进气歧管支架制备方法中，所述钢水吊至钢包之后出炉之前还包括净化工序，所述净化工序在中间包中进行，所述中间包的工作层材料包括：电熔镁砂：50-60份，纳米碳酸钙：10-15份，五水偏硅酸钠：10-15份，酚醛树脂：5-10份。中间包是钢水连铸前最后一个盛钢水的容器，其工作层耐火材料的组成、结构以及性能对于保证钢水质量具有重要作用。本发明在中间包工作层中加入纳米碳酸钙，其粒度小、比表面积大，能够在预热的过程中就完全分解，生成 CaO，在和钢水接触过程中游离CaO能够脱出钢中S、P以及吸附氧化物夹杂，达到净化钢水的目的。

在上述一种进气歧管支架制备方法中，所述正火处理为亚温正火处理。由于本发明钢材的碳含量较低，属于低碳钢，其强度和硬度较低，而正火处理能够细化组织，改善钢材性能，从而提高切削加工性能，为之后的机械加工做准备。而且，本发明采用的是亚温正火，亚温正火是在Ac1-Ac3温度之间加热，保温后空冷的处理工艺。本发明采用亚温正火工艺，能够使碳化物弥散度减小，粒状贝氏体消除，切削性能明显改善，加工质量提高；同时，亚温正火获得的细小晶粒结构与未溶铁素体各相组织间的合理配合，不但可改善切削性能,并具有良好的综合机械性能。

在上述一种进气歧管支架的制备方法中，所述亚温正火处理的温度为850-900℃，时间为20-30min。本发明将亚温正火处理的温度和时间控制在上述范围，能使奥氏体化程度增大，由于粒状贝氏体组织中的M/A岛含量升高、尺寸增大、分布更加弥散且孪晶马氏体含量增多，M/A岛弥散强化作用逐渐升高，使材料的硬度及其强度显著增大。

在上述一种进气歧管支架的制备方法中，所述渗碳处理的温度为 950-1100℃，时间为5-10h，渗碳后渗碳层厚度为3.8-5.2mm。本发明采用的钢材碳含量较低，故进行渗碳处理将在工件表层形成具有碳浓度梯度由高到低的变化，促使零构件从表面到心部形成组织性能的梯度变化，从而在零构件表面形成了梯度材质，能提高零构件的表面硬度、耐磨性及抗疲劳性能，而心部仍保持良好的韧性。

在上述一种进气歧管支架的制备方法中，所述淬火的温度为 850-900℃，淬火时间为2-3h。

在上述一种进气歧管支架的制备方法中，所述回火包括一次回火和二次回火，一次回火的温度为540-650℃，时间为3-5h，二次回火的温度为520-630℃，时间为2.5-4h。本发明采用二次回火，可以防止回火脆性的发生，同时降低脆性，消除或减少内应力。

在上述一种进气歧管支架的制备方法中，所述喷丸处理的工作压力为3.5-4.0Bar、喷嘴移动速度为200-250mm/min、弹丸流量为 8-10kg/min。工件表面经过喷丸强化处理后，工件表层的组织结构会发生明显的变化，例如表层晶粒细化、位错密度增加、残余奥氏体减少等。组织结构的改变，预示着工件表面性能的改变。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明采用配伍合理的钢材料，并采用包括电熔镁砂、纳米碳酸钙、五水偏硅酸钠、酚醛树脂组成的中间包对钢水进行净化，能够使得到的钢材S、P含量降低，从而提高钢材的强度和韧性；

2、本发明采用低碳钢，并在制备过程中采用亚温正火等方法，同时在钢材中加入Mn、S、Cr、Nb、Mg和稀土元素，能够使得到的进气歧管支架强度高；

3、本发明进气歧管支架采用特殊的钢材，并配置合理的制备方法，使得到的进气歧管支架材质轻薄、使用便捷、可塑性强。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1：

熔炼：将如下的钢材料加入转炉融化后将钢水吊至钢包精炼炉进行精炼，出炉后，进行浇注得钢材；其中，钢水吊至钢包之后出炉之前还包括中间包步骤，其中中间包的工作层材料包括：电熔镁砂：50 份，纳米碳酸钙：10份，五水偏硅酸钠：10份，酚醛树脂：5份；其中，钢材组成成分为：C：0.1％，Mn：0.2％，S：0.01％，P：0.15％， Cr：0.1％，Nb：0.2％，N：0.01％，Mg：0.01％，稀土元素：0.01％，余量为铁；

热处理：将钢材进行正火处理、渗碳处理、淬火处理和回火处理后得到进气歧管支架坯件；其中，正火处理为亚温正火处理，温度为 850℃，时间为20min；渗碳处理的温度为950℃，时间为5h，渗碳后渗碳层厚度为3.8mm；淬火的温度为850℃，淬火时间为2h；回火包括一次回火和二次回火，一次回火的温度为540℃，时间为3h，二次回火的温度为520℃，时间为2.5h；

后处理：进气歧管坯件进行喷丸处理、冷校处理后得进气歧管支架成品；其中，喷丸处理的工作压力为3.5Bar、喷嘴移动速度为 200mm/min、弹丸流量为8kg/min。

实施例2：

熔炼：将如下的的钢材料加入转炉融化后将钢水吊至钢包精炼炉进行精炼，出炉后，进行浇注得钢材；其中，钢水吊至钢包之后出炉之前还包括中间包步骤，其中中间包的工作层材料包括：电熔镁砂： 52份，纳米碳酸钙：11份，五水偏硅酸钠：11份，酚醛树脂：6份；其中，钢材组成成分为：C：0.11％，Si：0.01％，Mn：0.25％，S：0.015％， P：0.2％，Cr：0.12％，Nb：0.22％，N：0.012％，Mg：0.012％，稀土元素：0.012％，余量为铁；

热处理：将钢材进行正火处理、渗碳处理、淬火处理和回火处理后得到进气歧管支架坯件；其中，正火处理为亚温正火处理，温度为 860℃，时间为22min；渗碳处理的温度为980℃，时间为6h，渗碳后渗碳层厚度为4.1mm；淬火的温度为860℃，淬火时间为2.2h；回火包括一次回火和二次回火，一次回火的温度为560℃，时间为3.4h，二次回火的温度为540℃，时间为2.8h；

后处理：进气歧管坯件进行喷丸处理、冷校处理后得进气歧管支架成品；其中，喷丸处理的工作压力为3.6Bar、喷嘴移动速度为 210mm/min、弹丸流量为8.4kg/min。

实施例3：

熔炼：将如下的钢材料加入转炉融化后将钢水吊至钢包精炼炉进行精炼，出炉后，进行浇注得钢材；其中，钢水吊至钢包之后出炉之前还包括中间包步骤，其中中间包的工作层材料包括：电熔镁砂：54 份，纳米碳酸钙：12份，五水偏硅酸钠：12份，酚醛树脂：7份；其中，钢材组成成分为：C：0.12％，Si：0.02％，Mn：0.31％，S：0.02％， P：0.25％，Cr：0.14％，Nb：0.24％，N：0.014％，Mg：0.014％，稀土元素：0.014％，余量为铁；

热处理：将钢材进行正火处理、渗碳处理、淬火处理和回火处理后得到进气歧管支架坯件；其中，正火处理为亚温正火处理，温度为 870℃，时间为24min；渗碳处理的温度为1010℃，时间为7h，渗碳后渗碳层厚度为4.4mm；淬火的温度为870℃，淬火时间为2.4h；回火包括一次回火和二次回火，一次回火的温度为580℃，时间为3.8h，二次回火的温度为560℃，时间为3.1h；

后处理：进气歧管坯件进行喷丸处理、冷校处理后得进气歧管支架成品；其中，喷丸处理的工作压力为3.7Bar、喷嘴移动速度为 220mm/min、弹丸流量为8.8kg/min。

实施例4：

熔炼：将如下的钢材料加入转炉融化后将钢水吊至钢包精炼炉进行精炼，出炉后，进行浇注得钢材；其中，钢水吊至钢包之后出炉之前还包括中间包步骤，其中中间包的工作层材料包括：电熔镁砂：56 份，纳米碳酸钙：13份，五水偏硅酸钠：13份，酚醛树脂：8份；其中，钢材组成成分为：C：0.13％，Si：0.03％，Mn：0.38％，S：0.025％， P：0.3％，Cr：0.16％，Nb：0.26％，N：0.016％，Mg：0.016％，稀土元素：0.016％，余量为铁；

热处理：将钢材进行正火处理、渗碳处理、淬火处理和回火处理后得到进气歧管支架坯件；其中，正火处理为亚温正火处理，温度为 880℃，时间为26min；渗碳处理的温度为1040℃，时间为8h，渗碳后渗碳层厚度为4.7mm；淬火的温度为880℃，淬火时间为2.6h；回火包括一次回火和二次回火，一次回火的温度为600℃，时间为4.2h，二次回火的温度为580℃，时间为3.4h；

后处理：进气歧管坯件进行喷丸处理、冷校处理后得进气歧管支架成品；其中，喷丸处理的工作压力为3.8Bar、喷嘴移动速度为 230mm/min、弹丸流量为9.2kg/min。

实施例5：

熔炼：将如下的钢材料加入转炉融化后将钢水吊至钢包精炼炉进行精炼，出炉后，进行浇注得钢材；其中，钢水吊至钢包之后出炉之前还包括中间包步骤，其中中间包的工作层材料包括：电熔镁砂：58 份，纳米碳酸钙：14份，五水偏硅酸钠：14份，酚醛树脂：9份；其中，钢材组成成分为：C：0.14％，Si：0.04％，Mn：0.44％，S：0.03％， P：0.25％，Cr：0.18％，Nb：0.28％，N：0.018％，Mg：0.018％，稀土元素：0.018％，余量为铁；

热处理：将钢材进行正火处理、渗碳处理、淬火处理和回火处理后得到进气歧管支架坯件；其中，正火处理为亚温正火处理，温度为890℃，时间为28min；渗碳处理的温度为1070℃，时间为9h，渗碳后渗碳层厚度为5mm；淬火的温度为890℃，淬火时间为2.8h；回火包括一次回火和二次回火，一次回火的温度为620℃，时间为4.6h，二次回火的温度为600℃，时间为3.7h；

后处理：进气歧管坯件进行喷丸处理、冷校处理后得进气歧管支架成品；其中，喷丸处理的工作压力为3.9Bar、喷嘴移动速度为 240mm/min、弹丸流量为9.6kg/min。

实施例6：

熔炼：将如下的钢材料加入转炉融化后将钢水吊至钢包精炼炉进行精炼，出炉后，进行浇注得钢材；其中，钢水吊至钢包之后出炉之前还包括中间包步骤，其中中间包的工作层材料包括：电熔镁砂：60 份，纳米碳酸钙：15份，五水偏硅酸钠：15份，酚醛树脂：10份；其中，钢材组成成分为：C：0.15％，Si：0.05％，Mn：0.5％，S：0.035％，P：0.12％，Cr：0.2％，Nb：0.3％，N：0.02％，Mg：0.02％，稀土元素：0.02％，余量为铁；

热处理：将钢材进行正火处理、渗碳处理、淬火处理和回火处理后得到进气歧管支架坯件；其中，正火处理为亚温正火处理，温度为 900℃，时间为30min；渗碳处理的温度为1100℃，时间为10h，渗碳后渗碳层厚度为5.2mm；淬火的温度为900℃，淬火时间为3h；回火包括一次回火和二次回火，一次回火的温度为650℃，时间为5h，二次回火的温度为630℃，时间为4h；

后处理：进气歧管坯件进行喷丸处理、冷校处理后得进气歧管支架成品；其中，喷丸处理的工作压力为4Bar、喷嘴移动速度为 250mm/min、弹丸流量为10kg/min。

对比例1

该对比例与实施例1的区别仅在于，该对比例中不含Cr，其他与实施例1相同，此处不再累述。

对比例2

该对比例与实施例1的区别仅在于，该对比例中不含Nb，其他与实施例1相同，此处不再累述。

对比例3

该对比例与实施例1的区别仅在于，该对比例中不含Mg和稀土元素，其他与实施例1相同，此处不再累述。

对比例4

该对比例与实施例1的区别仅在于，该对比例中不含中间包步骤，其他与实施例1相同，此处不再累述。

对比例5

该对比例与实施例1的区别仅在于，该对比例中只采用第一次回火处理，其他与实施例1相同，此处不再累述。

将实施例1-6及对比例1-5中进气歧管支架进行性能测试，测试结果如下表所示。

由此可知，本发明进气歧管支架采用特殊的钢材，并配置合理的制备方法，使得到的进气歧管支架不仅强度高，且材质轻薄、使用便捷、可塑性强。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (6)

1.一种进气岐管支架，其特征在于，所述进气岐管支架由热轧钢板制成，所述热轧钢板材料由如下质量百分比的成分组成：C：0.1-0.15％，Si：0-0.05％，Mn：0.2-0.5％，S：0.01-0.035％，P：≤0.35％，Cr：0.1-0.2％，Nb：0.2-0.3％，N：0.01-0.02％，Mg：0.01-0.02％，稀土元素：0.01-0.02％，余量为铁；

所述进气岐管支架的制备方法包括如下步骤：

熔炼：将上述的钢材料加入转炉融化后将钢水吊至钢包精炼炉进行精炼，出炉后，进行浇注得钢材；

热处理：将钢材进行正火处理、渗碳处理、淬火处理和回火处理后得到进气歧管支架坯件；

后处理：进气岐管坯件进行抛丸处理、冷校处理后得进气岐管支架成品；所述钢水吊至钢包之后出炉之前还包括净化工序，所述净化工序在中间包中进行，所述中间包的工作层材料包括：电熔镁砂：50-60份，纳米碳酸钙：10-15份，五水偏硅酸钠：10-15份，酚醛树脂：5-10份。

2.根据权利要求1所述的一种进气歧管支架，其特征在于，所述正火处理为亚温正火处理，温度为850-900℃，时间为20-30min。

3.根据权利要求1所述的一种进气歧管支架，其特征在于，所述渗碳处理的温度为950-1100℃，时间为5-10h，渗碳后渗碳层厚度为3.8-5.2mm。

4.根据权利要求1所述的一种进气歧管支架，其特征在于，所述淬火的温度为850-900℃，淬火时间为2-3h。

5.根据权利要求1所述的一种进气歧管支架，其特征在于，所述回火包括一次回火和二次回火，一次回火的温度为540-650℃，时间为3-5h，二次回火的温度为520-630℃，时间为2.5-4h。

6.根据权利要求1所述的一种进气歧管支架，其特征在于，所述喷丸处理的工作压力为3.5-4.0Bar、喷嘴移动速度为200-250mm/min、弹丸流量为8-10kg/min。