[01247280]重型汽车用非调质钢件节能绿色制造与强韧性调控关键技术

重型汽车动力部件（包括曲轴、连杆、活塞等）具有承受载荷大、综合性能要求高、截面尺寸大、结构复杂等特点，使用传统调质钢制造时尺寸效应明显、热加工难度大，品质难以保证，同时能耗大、污染环境。

非调质钢是一种环境友好型结构材料，通过微合金化、控轧（锻）控冷及形性调控技术，可以省去后续调质热处理工序，具有清洁高效、节能节材、减排降耗的显著优点。鉴于此，采用非调质钢制造重型汽车动力部件具有明显的优势。

然而，针对重型汽车动力部件大尺寸、高精度、高性能、高可靠性的要求，如何进行强韧性调控成为非调质钢在重型汽车动力部件，特别是高端大功率发动机动力部件上应用的关键技术难题。目前，非调质钢动力部件制备的关键技术长期被德国、日本等垄断，我国起步相对较晚，严重制约了我国重型汽车高端发动机的完全自主创新。

基于此，南京工程学院联合南京钢铁股份有限公司、上海大学等致力于重型汽车动力部件绿色化制造关键技术研发及应用，实现从专用钢种到产品应用整个产业链的整合，取得了多项具有国内领先水平的重大突破。主要科技创新成果如下。

（1）发明非调质钢超洁净、高均质冶金质量控制关键技术。

通过控铝、控氮、微合金化，优化设计非调质钢成分，创新性开发非调质钢超洁净、高均质冶金质量控制技术，实现宏观夹杂物密度小于5mm/dm3、且单个长度小于5mm，其中95%硫化物长宽比控制在1~3之间，攻克了非调质钢在重型汽车发动机动力部件上的磁痕技术难题。

揭示非调质钢多尺度碳氮化物析出演化规律。根据非调质钢中碳氮化物在奥氏体中溶解和析出的热力学和动力学行为，揭示多尺度MC（N）（M=Ti、V、Nb）等碳氮化物析出规律及原位增强效应理论，实现了非调质钢中第二相纳米化析出，及其形态、尺寸、分布等精准控制。

创新性开发了非调质钢控形控性及强韧化匹配关键技术。依据非调质钢锻造成形再结晶转变规律及强韧性理论，发明非调质钢锻后控冷组织与性能差异化调控及诱导晶内铁素体析出关键技术，解决非调质钢强度有余而韧性不足的问题，实现非调质钢动力部件的强韧性合理匹配。

突破非调质钢异形件表面复合冷作强化关键技术。

通过多向应力作用下非调质钢中铁素体与珠光体演变行为，阐明了非调质钢件表面复合冷作形变强化机理，并开发了非调质钢表面梯度纳米组织强化关键技术，最终使非调质钢动力部件晶粒度达11级、Rm大于1100MPa、Rp0.2大于870MPa，延伸率大于17%，满足其在重型汽车恶劣工况下长寿命服役要求。

本项目授权国家发明专利15件、实用新型5件，获高新技术新产品6项，参与制定行业标准JB/T 13052-2017，并牵头制定团体标准T/CICEIA/CAMS9-2019。

本项目关键技术已成功应用于制造重型汽车发动机动力部件如曲轴、连杆、活塞等系列产品，产品已批量供应东风商用车等国内外知名汽车企业。

近二年，新增销售总额192418.7万元，新增利润17940.9万元，上交各项税收15636.5万元，为产业链节省成本约4.5亿元，显著减少资源消耗和环境污染，新增就业约120人，取得了显著的经济效益和社会效益。