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            鍛件用材——非調(diào)質(zhì)鋼及其晶粒細(xì)化技術(shù)

            文章出處: 人氣: 發(fā)表時(shí)間:2024-04-12 16:33

              非調(diào)質(zhì)鋼因節(jié)能、降成本、生產(chǎn)周期短和不存在調(diào)質(zhì)工藝缺陷等優(yōu)點(diǎn),在汽車鍛件和工程機(jī)械上得到廣泛應(yīng)用。高強(qiáng)韌化一直是非調(diào)質(zhì)鋼的發(fā)展趨勢(shì)。從第149Mn VS3牌號(hào)非調(diào)質(zhì)鋼開(kāi)始,按照增加鐵素體含量和強(qiáng)化鐵素體的技術(shù)構(gòu)想,發(fā)展了低碳、高錳的40Mn VS、38Mn VS30Mn VS以及高硅的更高強(qiáng)度的38Si Mn VS30Si Mn VS等典型鋼種,稱為高強(qiáng)韌性珠光體-鐵素體非調(diào)質(zhì)鋼;低碳和中碳貝氏體非調(diào)質(zhì)鋼以中溫轉(zhuǎn)變的粒狀貝氏體和粒狀組織為基體組織,相對(duì) 珠光體-鐵素體非調(diào)質(zhì)鋼鍛件具有更好的強(qiáng)韌性配合。

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              相對(duì)于相同強(qiáng)度等級(jí)的調(diào)質(zhì)鋼鍛件件,非調(diào)質(zhì)鋼鍛件、尤其是熱鍛非調(diào)質(zhì)鋼鍛件的塑韌性較低。除上述組織因素影響外,熱鍛(熱軋)控冷工藝狀態(tài)下的非調(diào)質(zhì)鋼鍛件及其制品,因?yàn)楸日{(diào)質(zhì)鋼制品少一次820 ~880 ℃的低溫奧氏體重結(jié)晶工藝,其晶粒比調(diào)質(zhì)鋼的粗大,是導(dǎo)致其韌性較低的另一重要原因。常用調(diào)質(zhì)鋼零件在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的原奧氏體晶粒度可以穩(wěn)定在5~10級(jí),而非調(diào)質(zhì)鋼鍛件制品,尤其是鍛后控冷狀態(tài)的非調(diào)質(zhì)鋼熱鍛件的原奧氏體晶粒度則較少達(dá)到7級(jí),大部分在5級(jí)以下,如果控鍛控冷工藝不當(dāng),甚至粗至00級(jí)。

              鍛件利用Ti、NbV、AlN、B微合金化對(duì)傳統(tǒng)鍛造用鋼鍛件進(jìn)行適應(yīng)性改造,控制其不同溫度區(qū)間析出物的數(shù)量和大小,達(dá)到析出強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化或控制晶粒長(zhǎng)大的作用,提高其力學(xué)性能和工藝性能。作為典型的微合金化非調(diào)質(zhì)鋼,鋁鎮(zhèn)靜鋼中Al N晶粒細(xì)化的作用為眾人熟知。此外,齒輪鋼、彈簧鋼、冷鐓鋼等常用鋼種的微合金化改造又有新的進(jìn)展。

                1、滲碳齒輪鋼鍛件的微合金化

              對(duì)傳統(tǒng)滲碳齒輪鋼進(jìn)行微合金化,優(yōu)化了高溫滲碳齒輪鋼、冷鍛齒輪鋼、細(xì)晶強(qiáng)化高強(qiáng)韌性齒輪鋼等***齒輪鋼品種。

                2高溫滲碳齒輪鋼鍛件

              常用滲碳齒輪鋼鍛件利用殘余的0.01%~0.05% Al,使其930 ℃奧氏體晶粒度細(xì)于5級(jí),如果將Al含量穩(wěn)定在0.02%~0.05%,提高N含量至0.010%~0.020%,控制Al/N比,則可以將Al N的溶解溫度即滲碳鋼的奧氏體晶粒粗化溫度提高至950 ℃,從而為高溫氣體滲碳工藝的應(yīng)用提供材料支持。950 ℃氣體滲碳材料工藝技術(shù)均可在傳統(tǒng)的井式滲碳爐、多用滲碳爐和連續(xù)式無(wú)罐爐上實(shí)施,具有良好的應(yīng)用前景。為減小或防止內(nèi)氧化對(duì)齒輪滲層強(qiáng)韌性的影響,更高溫度的滲碳需要采用低壓真空滲碳技術(shù),高溫低壓真空滲碳齒輪鋼的滲碳溫度高達(dá)970~1 050 ℃,此時(shí)單純利用AlN的微合金化不能阻止奧氏體晶粒粗化,需要添加固溶溫度更高的氮化物如TiNb等元素。TiAl、N復(fù)合微合金化齒輪鋼20Cr Mn Ti H在保溫時(shí)間為6 h情況下,其970 ℃1 050 ℃加熱奧氏體晶粒度可分別達(dá)到8.0級(jí)和6.5級(jí)。在其中添加0.02% Nb,其1 000 ℃晶粒度可達(dá)到9.0級(jí)。

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                3、冷鍛齒輪鋼鍛件

              冷鍛齒輪鋼鍛件同時(shí)融合了微合金化和熱機(jī)械軋制技術(shù),添加Ti、Al、NTi、Nb、Al、N微合金化,以細(xì)化熱軋態(tài)晶粒,阻止冷鍛齒輪在后續(xù)加熱過(guò)程中的晶粒異常長(zhǎng)大。熱機(jī)械軋制的目的在于細(xì)化熱軋交貨狀態(tài)晶粒度,通過(guò)應(yīng)變誘發(fā)鐵素體析出,增加鐵素體含量,降低交貨狀態(tài)硬度。以上兩種技術(shù)的復(fù)合,使冷鍛齒輪鋼的塑性增強(qiáng),臨界壓縮率達(dá)到80%,無(wú)需球化退火就能滿足冷鍛工藝要求;冷鍛成型后,可以省略再結(jié)晶退火,直接進(jìn)行滲碳;滲碳后無(wú)需二次加熱淬火,就能達(dá)到晶粒度要求,達(dá)到節(jié)能降耗、簡(jiǎn)化工藝、提高效率的目的


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