本發(fā)明涉及工程機械，具體而言，涉及非調質鋼、制備方法及應用。

背景技術：

1、活塞桿有實心桿和空心桿兩種。實心桿強度較高，加工簡單，應用較多。空心活塞桿是指截面為環(huán)形的中空活塞桿，在材料相同、截面積相等的情況下，空心活塞桿的抗扭能力更強、能夠承受較大的外力矩，節(jié)省材料、減輕重量，使活塞桿在運動過程中的慣性減小,從而活塞桿與油封的摩擦減弱,延長了活塞桿的使用壽命。

2、實心活塞桿多采用優(yōu)質碳素鋼冷拔料35號鋼、45號鋼、55號鋼制成，以減少切削加工。用于腐蝕性氣體或水介質的液壓缸，活塞桿多采用不銹鋼制造(35crmo、cr18ni19)。空心活塞桿的桿體多采用優(yōu)質碳素鋼的冷拔無縫鋼管制造。

3、隨著工程機械的快速發(fā)展，工程機械對液壓缸活塞桿材料的強度、韌性、焊接性能等要求越來越高。采用調質鋼生產活塞桿，由于調質熱處理的效率較低和成本較高、熱處理過程中容易變形，開裂。非調鋼是在普通低合金鋼的基礎上添加少量合金元素(鈮、釩、鈦)，通過控制微合金元素的析出行為，以細化晶粒、提高鋼的強韌性和獲得良好的成型性及焊接性，并在保證良好綜合性能的同時，進一步降低生產成本。采用非調質鋼生產活塞桿，可省略調質處理工序，減少調質處理過程中的變形開裂，大大節(jié)約生產周期和成本。因此，非調鋼在活塞桿的應用越來越多桿。

4、活塞桿的作用是連接活塞和十字頭，傳遞作用于活塞上的力并帶動活塞運動。對活塞桿的基本要求：要有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性；耐磨性好并有較高的加工精度和表面粗糙度要求；在結構上盡量減少應力集中的影響；保證連接可靠，防止松動；活塞桿結構的設計要便于活塞的拆裝。

5、由于活塞桿通常長期暴露在雨水、鹽分、灰層嚴重污染的環(huán)境中、工作條件惡劣，工作狀態(tài)下承受的壓力和拉力較大,加之運動較為頻繁,因此容易損傷,導致斷裂。所以活塞桿必須要有足夠的耐磨性、耐蝕性、強度、剛度和韌性。

6、大型挖掘機活塞桿一般采用大規(guī)格棒材進行制造，其活塞桿耳環(huán)與桿體連接主要有4種連接方式：整體鍛造、螺紋連接、氣體保護焊接、摩擦焊。

7、由于氣體保護焊接的勞動條件較差、焊接熔池區(qū)域只在表面連接區(qū)域，且摩擦焊具有焊接質量高(能達到焊縫強度與基體材料等強度)、焊接效率高、質量穩(wěn)定、一致性好的優(yōu)點。大型工程機械如果采用大規(guī)格非調質鋼利用摩擦焊接工藝生產活塞桿，由于產品規(guī)格越大、圓鋼軋制壓縮比變小，以及對摩擦焊工藝的更高要求，導致大規(guī)格活塞桿摩擦焊難度高。為保證摩擦焊接后活塞桿的性能，對圓鋼成分均勻性、心部偏析、性能都有更高的要求。

8、鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的在于提供非調質鋼、制備方法及應用，提高非調質鋼的強度和韌性及耐疲勞性能。

2、本發(fā)明是這樣實現的：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種非調質鋼，以重量百分比計包括：c?0.38-0.45％，si0.15-0.35％，mn?0.60-0.90％，p≤0.025％，s≤0.025％，cr≤0.20％，v≤0.05％，ni≤0.15％，cu≤0.20％，mo≤0.10％，al?0.010-0.050％，n?0.005-0.020％，其余為fe和其他不可避免的雜質。

4、在可選的實施方式中，0.60≤ceq≤0.80，其中，ceq＝(wc+0.07wsi+0.16wmn+0.61wp+0.19wcu+0.17wni+0.20wcr+0.4wmo+wv)×100，w為對應元素的質量分數。

5、在可選的實施方式中，以重量百分比計包括：c?0.38-0.44％，si?0.15-0.35％，mn0.75-0.90％，p≤0.020％，s≤0.020％，cr≤0.20％，v?0.01-0.05％，ni≤0.15％，cu≤0.20％，mo≤0.10％，al?0.010-0.050％，n?0.010-0.020％。

6、在可選的實施方式中，0.60≤ceq≤0.70。

7、在可選的實施方式中，所述的非調質鋼屈服強度≥400mpa、抗拉強度≥600mpa、沖擊ku2≥40j、鐵素體級別5～8級、熱軋態(tài)硬度≥200hbw、心部偏析直徑≤2mm；非金屬夾雜物滿足：a類≤1.5級，b類≤2級，c類≤0級，d類≤1級。

8、第二方面，本發(fā)明提供一種前述實施方式所述的非調質鋼的制備方法，包括加熱軋制，所述加熱軋制步驟包括：

9、預熱段，溫度≤780℃、加熱時間≥120min；

10、一加熱段，溫度800-1100℃，加熱時間≥60min；

11、二加熱段，溫度1150℃-1250℃，加熱時間50-100min；

12、均加熱段，溫度1150℃-1250℃，加熱時間50-100min。

13、第三方面，本發(fā)明提供根據前述實施方式所述的非調質鋼的制備方法，包括依次進行的轉爐冶煉，lf鋼包爐精煉，rh真空脫氣，連鑄和加熱軋制，所述制備方法滿足以下特征a-d中的至少一項：

14、a.轉爐冶煉步驟中，轉爐終點碳控制在0.05％～0.30％，出鋼溫度≥1600℃；

15、b.lf鋼包爐精煉步驟中，全程吹氬攪拌，加入造渣材料造渣，精煉渣保持時間為10-15min；優(yōu)選地，精煉過程過程中加入釩鐵合金調整成分；

16、c.rh真空脫氣步驟中，真空度控制在266pa以內，高真空時間控制在15-35min，真空處理結束后，不喂入鈣線；優(yōu)選地，真空處理后投入碳化谷殼保溫，軟吹時間控制在20-40min，氬氣流量控制1-30nm3/h。

17、d.連鑄步驟中，中包鋼水溫度控制在1505℃-1525℃，鋼水過熱度控制在≤35℃，優(yōu)選地，采用結晶器電磁攪拌和末端電磁攪拌聯合對鋼水進行攪拌，其中，結晶器電磁攪拌參數控制為150-300a、末端電磁攪拌參數控制為600-700a。

18、第四方面，本發(fā)明提供一種活塞桿，材質為前述實施方式任意一項所述的非調質鋼。

19、第五方面，本發(fā)明提供一種前述實施方式所述的活塞桿的制備方法，包括：采用摩擦焊接工藝將活塞桿與45#桿頭進行焊接，焊接操作環(huán)境溫度≥15℃，焊接工藝參數包括：轉速1000-1800rpm，壓力2.5-8kn，焊接時間1-10s。

20、第六方面，本發(fā)明提供根據前述實施方式所述的活塞桿的制備方法，包括依次進行的車削、表面淬火、摩擦焊、磨削加工、電鍍和拋光，所述制備方法滿足以下特征a-c中的至少一項：

21、a.車削步驟中，車削深度≤1.5mm；

22、b.表面淬火步驟中，采用中頻淬火設備對圓鋼表面進行淬火；

23、c.電鍍步驟中，鍍層為ni層和cr層。

24、本發(fā)明具有以下有益效果：

25、本發(fā)明提供了一種能夠用于大型工程機械活塞桿的中碳非調質鋼，具有高強度和高韌性及疲勞性能的中碳非調質鋼，所述的非調質鋼可以達到屈服強度≥400mpa、抗拉強度≥600mpa、沖擊ku2≥40j、鐵素體級別5～8級、熱軋態(tài)硬度≥200hb?w、心部偏析直徑≤2mm；非金屬夾雜物滿足：a類≤1.5級，b類≤2級，c類≤0級，d類≤1級。