汽车零部件用特殊钢 讲座
汽车用高品质特殊钢的研究与开发
关键词汽车特殊钢研发
随着我国汽车工业的高速发展，汽车工业己成为我国的支柱产业之一，２０１２ 年我国汽车产量为１９２７．１８万辆，居世界第一位。同时，随着乘用车比例的不断 增加（２０１２年，乘用车产量为１５５２．３７万辆，同比增长７．２％，商用车产量为３７４．８１ 万辆，同比下降４．７％。），对汽车用高品质特殊钢的需求量逐渐增大，对钢材的 各项质量指标要求也进一步提高。例如，内部质量要求为：纯净度高，夹杂物少， 低气体含量低，淬透性带窄，晶粒细小，组织均匀等。外观质量要求为：尺寸精 度高，表面无缺陷，表面无脱碳，或表面经过１００％剥皮或磨光等。 为达到上述质量要求，汽车用高品质特殊钢多采用国际先进的冶金生产工艺， 即“高炉铁水＋转炉初炼＋ＬＦ精炼＋ＲＨ真空脱气＋连铸＋连轧＋成品自动探伤”的 生产工艺，辅以精炼工艺模型应用、加热过程计算机控制，轧制过程在线自动调 整以及钢坯火焰清理等先进技术，保证汽车用高品质特殊钢的内外观质量达到国 际先进水平。 东北特钢集团以汽车钢、轴承钢、工模具钢、不锈钢、特种合金（高温合金、 精密合金、钛合金）作为五大主导产品。汽车用钢作为东北特钢集团的五大主导 产品之一，经过多年来的设备升级改造及产品研究开发，己形成具有国际先进水 平的五条汽车用高品质特殊钢专业化生产线，以及具有国际先进水平的、完整的 汽车用高品质特殊钢产品系列。 １、汽车钢生产设备及工艺 经过多年来的升级改造，东北特钢集团形成五条汽车用钢专业化生产线，其 中，抚顺基地“四位一体”短流程生产线一条，北满基地“北兴高洁净钢”生产 线一条，大连基地“线材生产线（产品规格：①４。５—２５ｍｍ）、小型材生产线（产
１３．６５ｍｍ，抛丸一矫直一倒角一涡流一超声一打包。 １－３＿３、大型材生产线 该生产线主要包括１１０吨转炉／电炉炼钢系统和大棒材连轧机系统。采用转 炉／电炉＋ＬＦ＋ＲＨ／ＶＤ＋连铸＋连轧生产工艺。 １１０吨转炉／电炉炼钢系统主要设备包括：１１０吨项底复吹转炉１台、德国西 门子奥钢联公司ｉｉ０吨超高功率电炉、ｉｉ０吨ＶＤ／ＶＯＤ炉各１台、西安广大电炉 有限公司１１０吨ＬＦ炉１台、瑞士康卡斯特公司在国内同行业最大断面的３机３ 流大方坯连铸机（３８０ Ｘ ４９０ｍｍ）及世界最大断面的２机２流大圆坯连铸机（ａ６００、 ７００、８００ｍｍ）各１台。 合金钢大棒材连轧机系统主要设备包括：意大利ｐｏｍｉｎｉ公司 ９１０００ｍｍ／⑦８５０ｍｍ×４／囝７５０ｍｍ×５世界先进的新型开放式“红圈轧机”一套 （最后一架０７５０ｍｍ轧机为减定径机组）。配套步进式加热炉、均热炉、高压水 除鳞装置、火焰清理机、热剪机、热锯机、激光测径仪、飞剪、无齿锯、打标机、 步进冷床等。 后部精整配套矫直机、抛丸机、倒棱机、探伤机、贴标机、修磨机、打捆机 等，形成大棒材精整生产线。 配套汽车钢探伤线：０６５．１８０ｍｍ：南非ＲＯＨＬＯＦＦ自动化红外探伤＋德国ＧＥ 旋转水腔超声探伤；ｆ２ｊ６５．３６０ｍｍ：南非ＲＯＨ ＬＯＦＦ自动化红外探伤＋德国ＧＥ水膜 法超声探伤。 ２、汽车钢应用技术研究 结合设备升级对工艺技术的要求，东北特钢集团与钢铁研究总院、北京科技 大学、东北大学、大连理工大学及中科院金属研究所等国内冶金行业知名的科研 院校开展多种形式的科研合作，同时，引进国外行业知名专家，共同开展汽车钢 冶金应用技术研究工作，在很多领域取得了长足的进步。 ２．１、洁净钢冶炼工艺研究 针对汽车用高品质特殊钢仍存在钢中夹杂物评级偏高，钢中仍存在＞，５０Ｂｍ 的大型氧化物复合夹杂和较高的ＴｉＮ夹杂，影响钢材的性能和疲劳寿命等技术问 题，通过对大型氧化物夹杂起源的调查，以及对ＬＦ和ＲＨ精炼工艺的优化，进一 步降低钢中－ｒ．ｏ含量，减小钢中大型氧化物夹杂尺寸。目前，以齿轮钢为例：Ｔ．Ｏ
汽车用特殊钢冶金技术讲座1
•每单位因子降低相当于108次循环疲劳强度降低125MPa
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汽车用特殊钢冶金技术讲座1
T[O]含量影响
•轴承接触疲劳寿命与 •T[O]含量的关系
•Proceedings of the 6th International •Iron and Steel Congress, 1990, •Nagoya, p.640
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汽车用特殊钢冶金技术讲座1
吹炼过程[S]变化
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汽车用特殊钢冶金技术讲座1
带入硫量分析
❖ 回硫主要来自废钢和铁水脱 硫渣；
❖ 石灰带入的硫量很少。
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汽车用特殊钢冶金技术讲座1
许多钢厂石灰硫含量过高
•国内某厂渣料成分
石灰带入硫量：
❖ 第1炉；0.036％； ❖ 第2炉：0.037％； ❖ 第3炉：0.034％。
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❖ 日本爱知製鋼产8～16英 寸齿轮，淬透性带宽1.5 HRC。
汽车用特殊钢冶金技术讲座1
齿轮钢关键冶金技术
❖ 窄成分精确控制技术；
❖ 超低氧钢（≤15ppm）生 产技术；
❖ 非金属夹杂物(晶界氧化物、 硫化物）控制技术；
❖ 高均质连铸坯生产技术； ❖ 中心偏析控制技术。
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汽车用特殊钢冶金技术讲座1
新日铁产汽车用非调质钢成分
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汽车用特殊钢冶金技术讲座1
❖ 窄成分精确控制技术；
非调质钢关键冶金技术 ❖ 超低氧钢生产技术；
❖ 非金属夹杂物控制技术；
❖ 较高S含量钢（改善切削性 能）成分控制及铸坯缺陷 防止技术；
罗扬-河钢集团汽车用钢轻量化及特殊钢定制化产品应用
目录CONTENTS汽车用钢概述1车身轻量化解决方案24展望特殊钢定制化产品应用3目录CONTENTS汽车用钢概述1车身轻量化解决方案24展望特殊钢定制化产品应用3承德唐山石家庄邯郸生产基地及产线u 河钢集团总部位于河北省石家庄市，拥有20余家子分公司，具备5000万吨世界先进水平的优质钢铁产能，集团连续八年跻身世界500强u 集团拥有唐山、邯郸、承德、宣化和石家庄5大汽车用钢生产基地，生产线30余条，国内外研发平台20余个，主供的客户遍布全球100余家主机厂及零配件厂。
宣化2010汽车用钢产量得到用户初步认可，总产量30万吨获得用户肯定，总产量达到50万吨2012汽车用钢产量产量突飞猛进，总产量达到200万吨2014汽车用钢产量新产线建成稳定生产，总产量达到450万吨2016汽车用钢产量2018汽车用钢产量市场拓展，总产量达到725万吨汽车用钢产量情况19923445257072501002003004005006007008002014年2015年2016年2017年2018年河钢集团2010-2018年汽车用钢产销量趋势量比例研发平台——开发、合作、共赢国内技术合作平台国际技术合作平台集团研发平台•2个省级产业技术研究院•9个CNAS认可理化实验室•3个国家认定企业技术中心•5个省级认定企业技术中心已运营5个客户研发中心•河钢—国能汽车•河钢—海尔等•正在建立3个客户研发中心•河钢—山桥轨道用钢•河钢—河北先进金属材料等客户研发中心河钢产品•汽车钢生产装备技术•汽车钢产品质量技术•汽车钢应用技术研究河钢市场•计算机模拟仿真技术•轻量化用户服务技术•零件/整车性能评价技术支撑技术服务冷轧及涂镀汽车板进展汽车板产品包括7个系列，牌号全覆盖7/10071020304050HFHF IF 钢BH 钢DQ C-Mn C-Mn HSLA HSLAHSLA DP DP DPDPDPTRIP TRIPDPMs Ms Ms Ms Q&PQ&PTWIP中MnFB FB 第二代汽车用钢第三代汽车用钢TWIP伸长率/%抗拉强度/MPa8特殊钢包括10个系列，1000余个牌号特殊用产品进展10/10009汽车用钢认证及市场情况9Ø汽车板材Ø汽车特殊钢目录CONTENTS汽车用钢概述1车身轻量化解决方案24展望特殊钢定制化产品应用3车身轻量化实施路线车身轻量化路径材料轻量化工艺轻量化结构轻量化框架轻量化边界轻量化高强钢铝合金镁合金复合材料拼焊冷/热成形辊压链模截面优化形状优化零件数量传力路径环状结构接头优化车型尺寸车型配置车型性能轻量化服务合作机制轻量化要求与原则成本性能重量l 节能、环保、安全、法规l 合适的材料用到合适的地方l 平衡重量、成本与整车性能白车身轻量化材料-河钢超高强钢方案上车体下车体高强热轧酸洗系列热冲压成形系列冷弯成形系列冷冲压成形系列l DP450-DP1180l TRIP600-1180l MS980、MS1180l第三代汽车钢l HSLA（CR340-800LA）l 高屈服DP780-DP1180l MS980-1500l 第三代汽车钢l 22MnB5l 30MnB5l 27MnCrB5l Al-Si镀层l 扩孔钢HB590-780l 大梁钢420-710Ll 结构钢QSTE340-690白车身轻量化材料-河钢深冲钢方案覆盖件烘烤硬化钢高强IF钢l CR180BH、HC180BD+Zl CR220BH、HC220BD+Zl CR260BH、HC260BD+Zl CR300BH、HC300BD+Zl CR180IF、HC180YD+Zl CR220IF、HC220YD+Zl CR260IF、HC260YD+Zl CR300IF、HC300YD+Z深冲钢系列l DC01、DX51D+Zl DC03、DX52D+Zl DC04、DX53D+Zl DC05、DX54D+Zl DC06、DX55D+Zl DC07、DX56D+Z替换轻量化轻量化思路高表面质量板l表面质量控制技术l精细涂层控制技术l现场质量管理体系双相钢l CR250/450DPl HC250/450DPD+Z开发应用白车身轻量化材料-铝硅热冲压镀层方案轻量化部位：防撞梁、A/B柱、上边梁等•抗高温氧化：950℃保持5min •冷/热成形镀层不开裂•耐高温与热成形性有机统一•具有较好的耐腐蚀性自主专利技术材料方案牌号轻量化目标优势铝硅镀层产品TS1500HS+AS10-30%•回弹小•尺寸精度高•表面质量好被替代用材1GPa DP/MS钢l T1500HS+AS l T1800HS+AS l T2000HS+AS白车身轻量化材料-高耐蚀镀层钢板方案汽车用Zn-Al-Mg产品技术•Al%≤3%,Mg%≤2%，适合成形与焊接•耐蚀性能是热镀锌板的5倍以上•切口保护性•良好焊接性能•成形性能优于GI、GA推广应用的零部件：面板、结构件等DC51D+ZM DC52D+ZM DC53D+ZM深冲系列S250GD+ZMS350GD+ZMS450GD+ZM S550GD+ZMHC260LAD+ZM HC300LAD+ZM HC340LAD+ZM高强度低合金HCT450X+ZM HCT500X+ZM HCT590X+ZM双相钢方案汽车面板汽车内板结构件优势锌铝镁DC51D+ZM ～DC53D+ZM HC180YD+ZM ～HC260YD+ZM S250GD+ZM ～S550GD+ZMHC260LAD+ZM ～HC340LAD+ZM HCT450X+ZM ～HCT590X+ZM •耐蚀性提高5倍以上•降低封蜡、涂漆要求被替换材料DC51D+Z ～DC53D+Z HC180YD+Z ～HC260YD+ZS250GD+Z ～S550GD+ZHC260LAD+Z ～HC340LAD+Z HCT450X+Z ～HC590X+Z高强IF钢结构钢HC180YD+ZM HC220YD+ZM HC260YD+ZMl 轻量化选材依据l 结构轻量化支撑l 框架轻量化支撑l边界轻量化支撑轻量化应用技术-材料数据库方案轻量化设计工艺轻量化模具开发轻量化评估l 成形性能评估l 成形方案选择l 成形设备选型l成形工艺优化l 模具截面设计l 模具校核l 模具试模l 碰撞l 压溃l 疲劳l 轻量化系数l减排效果基本性能力学性能、大生产数据使用性能成形极限、焊接、涂装服役性能动态力学、疲劳Ø河钢唐钢仿真实验室Ø河钢邯钢仿真实验室Ø河钢钢研仿真实验室仿真实验室Ø中国汽车技术研究中心Ø天津国家超算中心Ø燕山大学Ø昆士兰大学Ø伍伦贡大学仿真平台建设合作单位逆向重构冲压仿真轻量化应用技术-仿真平台建设轻量化应用技术-材料连接技术方案目标：优化超高强钢、异种材料、镀层钢板的连接工艺，满足连接接口、零件以及整车性能要求。
27 汽车材料 教案：汽车典型零件的选材——汽车车身用高强钢
《汽车材料》教案任课教师：课程名称：课程代码：上课班级：专业：总学时：周学时：学期：202 ～202 学年第学期汽车材料教案主要教育教学目标一、知识目标1. 能说出汽车零件失效的原因及选材的原则和方法；2. 能概述汽车齿轮工作条件、性能要求及热处理工艺；3. 能概述汽车轴类零件工作条件、性能要求及热处理工艺；4. 能概述汽车弹簧工作条件、性能要求及热处理工艺；5. 能概述汽车箱体类零件工作条件、性能要求及热处理工艺；6. 能概述汽车车身冲压零件工作条件、性能要求及热处理工艺；7. 能概述汽车其他零件工作条件、性能要求及热处理工艺；二、能力目标1. 具有根据使用要求初步选材的能力；2. 具有分析汽车零件在不同工作条件下对性能要求的能力；3. 具有根据汽车零件的工作条件和性能要求，进行选材和分析其加工工艺的能力。
三、素质目标1. 培养严谨的工作态度、责任心；2. 培养吃苦耐劳的精神；3. 培养能运用所学知识解决实际问题的能力。
教学活动过程一、组织教学二、复习前课知识1、车身的工作条件对性能的要求；2、车身的选材。
三、导入新课下面这个结构大家都认识吗？它是汽车的车身，俗称车壳，是汽车整车的主要承载结构。
那其中的红色结构件是什么材料呢？它的选材又是怎样的呢？导出：红色结构代表的是高强度钢。
根据车身的不同部位，不同品牌不同车型所用高强度钢有所区别，明确其对性能的要求，再根据性能确定加工工艺，点名，记考勤（1min）教师提问引导学生回答（2 min ）最后找对应的材料类型。
四、新授课第十三节汽车典型零件的选材——汽车车身用高强钢一、汽车车身简介车身是汽车的重要组成部分，由它构成了成员的乘座空间和乘座环境，其外表展示了整车的造型艺术和整车的特征，车身用材料种类较多。
车身材料既要满足车身设计、制造、装配、维护方面的要求；还要满足使用、安全等方面的要求，即满足强度、刚度、耐腐蚀、拉延性以及可焊接，易加工成型等方面的要求。
钢的热处理专题知识讲座
一般在-100℃以上，如用干冰，-80℃；-100℃下列，深冷处理。
二、过冷奥氏体转变产物旳组织与性§6.能2钢旳冷却及组织转变 亚共析钢过冷奥氏体旳等温转变
二、过冷奥氏体转变产物旳组织与性§6.能2钢旳冷却及组织转变 过共析钢过冷奥氏体旳等温转变
三、影响奥氏体等温转变图旳原因 §6.2钢旳冷却及组织转变
②在650~600℃形成旳珠光体—细珠光体，称为索氏体（S） >1000× 可辨别 ③在600~550℃形成旳珠光体—极细珠光体，称为托氏体（T） >2023× 可辨别
因珠光体旳层片间距越小，强度、硬度越高，塑性、韧性也越好。
二、过冷奥氏体转变产物旳组织与性§6.能2钢旳冷却及组织转变
a. 珠光体 3800 ×
二、过冷奥氏体转变产物旳组织与性§6.能2钢旳冷却及组织转变
A R旳作用:
（1）降低淬火钢旳硬度和耐磨性； （2）在工件旳长久使用过程中，会发生转变，使工件形状尺寸 发生变化，降低其尺寸精度。
对某些高精度旳工件，如精密量具、精密丝杠、精密轴承等， 为确保其使用期间旳精度，生产中可将淬火工件冷至室温，放入 0℃下列冷却，以最大程度消除AR，以提升硬度、耐磨性与尺寸稳 定性。
一、钢旳相变点（临界温度） §6.1钢旳加热及组织转变
相变点：金属或合金在加热或冷却过程中发生相变旳温度。
二、奥氏体化过程及影响原因 §6.1钢旳加热及组织转变
T8钢 P（F+Cm)
A1
A
①晶格重组 ②成份重新分布 属扩散型转变
影响原因: ①加热温度 ②加热速度 ③钢旳成份 ①原始组织
三、奥氏体晶粒大小及其控制
连续冷却转变图（CCT图实线）与等温转变图（TTT图虚线）旳对比
冷轧汽车用钢技术培训讲义
冷轧汽车用钢技术培训讲义冷轧汽车钢板技术培训冷轧总厂黄益鹏2012年4月一、冷轧汽车板概况二、如何看懂《质量证明书》及评价钢板性能（冲压)的主要指标、罩式退火与连续退火典型产品性能差异三、罩式退火与连续退火典型产品性能差异四、汽车用钢的分类和技术要求五、激光拼焊的作用六、钢材加工配送七、汽车板成型加工过程中常见的缺陷一、冷轧汽车板概况(一）汽车及汽车板发展趋势2011年，我国汽车市场呈现平稳增长态势，平均每月产销突破150万辆，全年汽车销售超过1850万辆，再次刷新全球历史纪录。
2012产销仍然可能保持正增长。
为应现代车的减节能环保防腐防噪声和安舒发为适应现代汽车的减重、节能环保、防腐、防噪声和安全、舒适这一发展需要，除传统的结构性能、经济性能外，汽车用钢板还必须满足一系列新的质量上的特殊要求，其中包括：优良的成型性能、焊接性能、表面形貌和光洁度；良好地抗凹陷能力及足够的强度和结构刚度；高的耐腐蚀性能；良好的板形、板面平直度和严格的尺寸精度及性能均匀性；部分零件钢板应具有吸声减振效果以及减少汽车在行驶中的雷鸣效应等。
(二）汽车板生产技术发展趋势目标：汽车安全、轻量化、高性能化、低排放和较低成本。
★以安全和减重节能为目标的高强度钢板系列；★以提高成型性能为目标的冲和超冲钢板系列一、冷轧汽车板概况★以提高成型性能为目标的深冲和超深冲钢板系列；★以提高汽车防腐能力为目标的表面处理钢板系列；★以发展高性能汽车为目标的减振消声用的复合钢板和改善外观质量、提高反光性能、涂漆性与美观的无缺陷高表面质量钢板等。
二、如何看懂《质量证明书》及评价钢板性能（冲压）的主要指标(一）基础知识1.化学成分对钢质的影响通常，在低碳钢中有碳（C）、硅（Si）、硫（S）、磷（P）、锰（Mn）等元素此外还有一些作为夹杂偶然存在的或者为了特殊目的而添加的元素。
C ＜0.01%＞0.01%随着碳含量的增加，屈服点、抗拉强度急剧增加，延伸率、断面收缩率则减少。
5#中信泰富特钢集团汽车零部件用特殊钢(改)解析
弹簧钢
板簧总成、 悬架簧、稳 定杆
GB/T1222-1984 JIS G4801 ASTM A689（成分按 ASTM A29 或 A304）
50CrVA、60Si2MnA、60CrMnBA SUP9A、SAE5160H、SAE6150H、 51CrV4、55Cr3
DIN 17221
合金结 构钢
半轴、花键 轴、转向臂 等
中信泰富特钢集团生产汽车 零部件用特殊钢情况介绍
介绍的主要内容
• 一、 汽车用特殊钢的分类 • 二 、中信泰富特钢集团2004年--2005年汽车用特殊钢
生产情况 • 三、中信泰富特钢集团生产汽车用特殊钢的工艺装备
及特点 • 四、中信泰富特钢集团特殊钢性能检测设备 • 五、中信泰富特钢集团汽车用钢的质量水平 • 六、中信泰富特钢集团供汽车行业的重要客户及认证 • 七、汽车用钢的发展趋势 • 八、中信泰富特钢集团未来汽车用特殊钢的生产情况
SAE1045 C25、C35、C45、CK35、
CK45
Y15
Y40Mn SUM31、SUM41 SAE1117、SAE1141
15S10 YF40MnV、YF45MnV S45CVS、SVdH40S1 49MnVS3 、 30MnVS6 、
38MnVS6 ML35、ML40Cr、ML35CrMo SWRCH35K、SWRCH45K
功、试样的硬度） 7 热轧材的硬度值 8 未端淬透性（1点、2点、3点还是全带及带宽） 9 脱碳要求 10 冷顶或热顶锻要求 11外观尺寸（尺寸公差、弯曲度、不圆度） 12表面要求(一般要求都比较高,不允许超过0.3mm的缺陷存在) 13 特殊要求：DI值要求、无损探伤要求（ET、UT）、发纹、碳偏析等
汽车零部件用特殊钢种分类情况
中国特殊钢行业与汽车另部件用钢
中国特钢企业协会胡名洋2006.11. 上海中国特殊钢行业与汽车另部件用钢市场拉动强劲制约条件突出升级目标明确特钢市场潜力大特钢产品升值空间大 特钢市场潜力大.特钢产品升值空间大:今年1-8月机械行业销售收入和完成工业总产值实际增长29.23%和29.35%，汽车增长29.46%。
机械行业出口交货值增长23.69%。
从耗钢较多的机械产品增长看，增幅最大的是炼油化工专用设备，增长177.28%，轿车增长43.0%。
我国特钢产品技术附加值与进口产品相差大,进出口特钢产品单价相差很大。
今年1-8月出口合金钢棒线材出口量63.16万吨，平均单价只有639.97美元/吨，进口11.78万吨，平均单价高达1344.29美元/吨，是出口价格的2.1倍。
特钢市场需求正向高技术含量、高附加值方向发展。
特钢企业正在加快技术升级，产品升级，技术附加值低的，效益差的产品，供大于求，价格上不去。
特钢市场运营特征作为钢铁高附加值产业的特殊钢行业仍处於快速发展期，但废钢、生铁、铁合金等原材料资源吃紧的状况将长期存在，有需求、高成本、稳价位、能利润，是特钢企业2006年运营特征。
重点特钢企业宝钢上五江阴兴澄东特集团太钢集团国内特殊钢三种基本生产流程¾转炉流程：高炉冶炼—铁水预处理—转炉冶炼—二次精炼—连铸—（热送热装）—轧制；¾电炉流程：电炉冶炼—二次精炼—连铸—（热送热装）—轧制；¾特种熔炼：特种熔炼（真空感应熔炼、冷坩埚熔炼、电渣重熔、真空电弧重熔、电子束重熔、等离子熔炼或重熔等）—锭子锻造或轧制、挤压。
各特钢厂不同程度地对各自的生产线进行了改造和完善，但与国外先进流程相比，仍缺乏完整性，系统工艺技术及工序界面技术尚需提升，致使新上生产线先进装备未充分发挥效益。
即使基本上建成了“四位一体”的生产线，也存在生产成本高，产品难以达到专业化生产，限制了效益的提高。
“十一五”发展内容技术提升、结构调整、品种优化、质量提高、陶汰落后；企业重组、产业集中、产品优化;特钢规模扩张力度将明显小于实力增强力度；钢材价值量的增长将明显高于数量增长；产品将向特、精、高的方向发展，向深加工、高附加值发展，企业向低成本、高效率、生态型发展；部份不符合市场需求的产品和中小型特钢企业将出现亏损并最终退出市场。
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试验条件
样 冶炼 循环周次 平均周次 相对疲
品 情况 号
(×106
(×106) 劳寿命
(%)
采用封闭式变速 1 一般
箱总成疲劳试验
冶炼
台,加载363N.m, 2
一轴转速
1450r/min,润滑 3
油温65,齿面产 生4mm2或出现 长度达80%齿长 的麻点时停止
± 0.01
± 0.02
± 0.02
± 0.01
± 0.01
碳当量可以控制在±0.02%, 其总体水平已达到国际
先进水平。
10
东风汽车有限公司工艺研究所
Material Technology Institute of DFL
20CrMnTi 纯净度对齿轮弯曲疲劳性能的影响
试验载 一般冶炼 荷（KN） 循环周期
劳寿命
平均值 相对值 平均值
相对值
未喷丸 0.75×106 100% 3.85×106 100%
强化喷丸 3.45×106 456% 5.06×106 131%
13
东风汽车有限公司工艺研究所
Material Technology Institute of DFL
汽车用钢冶金质量的控制
? 以汽车用齿轮钢为例，国内主要特钢厂生产的汽车用 高级齿轮钢：
? 1）氧含量≤15ppm
? 2）淬透性带宽5? 8个HRC
? 3）非金属夹杂物：A≤2级、B≤1.5级、C≤0.5级、 D≤0.5级
? 4)晶粒度：≥6级
? 5）成分目标值控制水平：
元素
C
Mn
Cr
Mo
Ni
波动范围
国内主要齿轮钢
Cr系
SCr415、SCr420、 丰田、本田、日产系列
37CrS4
车，夏利、桑塔纳
Cr-Mn系 20CrMnTi、16MnCr5、 一汽、东风商用车、捷
20MnCr5、25MnCr5、 达、奥迪、桑塔纳、富
28MnCr5
康、标致
Cr-Mn-B ZF6、ZF7
斯太尔、綦江齿轮
Cr-Mo
悬簧
滑轮
离合器齿轮
曲轴
连杆
十字
头 后轮轴
活
传动齿轮
塞
传动轴
杆
转向系杆
制动活塞
轮毂螺栓和螺母
钢丝帘 线
（径向 轮胎）
汽车部分关键零部件
3
东风汽车有限公司工艺研究所
Material Technology Institute of DFL
汽车用特殊钢
汽车用结构钢主要用于生产制造发动机 系统、动力传动系统、转向系统、制动 系统、悬架减震系统的重要零部件。
对汽车用结构钢的基本性能要求是： ? 材料性能的稳定性和可靠性 ? 材料的可加工性 ——工艺性 ? 经济性——良好的性价比
4
东风汽车有限公司工艺研究所
Material Technology Institute of DFL
汽车用特殊钢分类
? 齿轮钢 ? 弹簧钢 ? 合金结构钢 ? 优质碳素结构钢 ? 易切钢 ? 非调质钢 ? 冷镦钢 ? 气阀钢
4 5
炉外 精炼
0.54 0.61 0.63 1.10 1.54
0.59 100 1.38 234
6
1.49
12
东风汽车有限公司工艺研究所
Material Technology Institute of DFL
喷丸强化对齿轮疲劳寿命的影响
处理 状态
扭矩为450N.m弯曲 扭矩为370N.m弯曲疲
疲劳寿命
汽车齿轮用钢
? 齿轮钢 齿轮钢的工艺性能要求 : 1）锻造性能（热顶锻试验） ——热成型能力。 2）切削加工性能 ——切削效率、刀具磨损、
刀具寿命 3）热处理工艺性能 ——渗碳速度、变形、晶
粒度、淬透性。
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汽车齿轮用钢
? 齿轮钢 齿轮钢主要制造工艺流程 :
热轧钢（下料） 锻造 锻坯热
处理
切削加工
渗碳（或碳
氮共渗） 喷丸
磨内孔或珩磨齿
检验
成品
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4%
钢板 钢带
35%
特钢长材
钢管 6%
8% 3%1% 25%
55%
碳结钢 30% 合结钢
弹簧钢 冷镦钢 易切削钢 耐热钢
33%
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阀簧
转向架
凸轮轴 凸 轮
定时齿 轮
小齿 轮
转向轴
座椅安全 带牵引器
差速齿轮
20CrMoH、22CrMoH、 东风商用车、一汽变速 27CD4、SCM822H、 箱
SCM420H
Cr-Ni-Mo SAE8620、 SAE8627 17CrNiMo6、 21CrNiMo5H
伊顿、依维柯、一汽商 用车
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（×105）
41.65 2.27
炉外精炼 疲劳寿命相对比（% ） 循环周期 一般冶炼 炉外精炼
（×105）
4.97
100
219
47.75 0.788
2.16
100
274
53.90 0.69
1.12
100
162
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汽车齿轮用钢
? 齿轮钢 齿轮钢主要用于生产制造 :
汽车变速箱轴、齿类零件；汽车驱动桥 差速器主从动齿、星形齿、半轴齿轮；转 向器蜗轮、蜗杆、齿条；发动机正时齿轮 等。 主要性能要求：
零件要求具有良好的抗弯曲疲劳、接触疲 劳性能；良好的抗冲击载荷的能力；表面 有良好的抗高面压和耐磨性能。
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汽车零部件用结构钢
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2006年我国汽车总产量已达到 700万辆, 汽车用特钢占全国特钢总产量
的35% 左右，汽车产量的快速增长已极大地推动了对特钢的需求。我国汽车工 业用钢材品种构成为:钢板40-60% ，钢带5-7% ，特钢长材28-35% ，钢管2-5% 。 特钢品种：碳结钢24-35% ，合结钢30-35% ，弹簧钢24-27% ，冷镦钢7-12% ， 易切钢3% ，耐热钢1% 。