微合金非調(diào)質(zhì)鋼的發(fā)展及現(xiàn)狀

1、微合金非調(diào)質(zhì)鋼的發(fā)展及現(xiàn)狀微合金非調(diào)質(zhì)鋼的發(fā)展及現(xiàn)狀劉瑞寧1，2，王福明1，李強(qiáng)2(11北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院，北京100083；21石家莊鋼鐵公司技術(shù)中心，河北石家莊050031)摘要:介紹了微合金非調(diào)質(zhì)鋼的發(fā)展及其應(yīng)用現(xiàn)狀，開發(fā)微合金非調(diào)質(zhì)鋼符合鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策和石鋼公司的“邊緣精進(jìn)”戰(zhàn)略。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:微合金；非調(diào)質(zhì)鋼；發(fā)展；應(yīng)用1前言前言石家莊鋼鐵有限責(zé)任公司是中國(guó)汽車用鋼(棒材)專業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)，現(xiàn)年產(chǎn)鋼能力近260萬t

2、，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、齒輪鋼、軸承鋼等五大系列汽車用鋼(棒材規(guī)格為Φ14～180mm)為主，其熱軋汽車棒材主要供鍛造廠鍛造成汽車零配件(如汽車前橋、半軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿等)。微合金非調(diào)質(zhì)鋼是一種理想的節(jié)約能源、節(jié)約資源的經(jīng)濟(jì)型新材料，符合鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策要求，其用途十分廣泛:凡是加工過程中需要調(diào)質(zhì)的鋼(如45，40Cr等)均可用非調(diào)質(zhì)鋼替代；省略調(diào)質(zhì)工序，可省去占調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)總成本6%的熱處理(淬火高溫回火)費(fèi)

3、用，德國(guó)人估計(jì)用49MnVS3非調(diào)質(zhì)鋼代替調(diào)質(zhì)鋼做連桿可節(jié)約總成本的38%。日本愛知公司分析，微合金非調(diào)質(zhì)鋼因省略調(diào)質(zhì)處理這一工序，就可使熱鍛產(chǎn)品的成本降低18%[1]。2微合金非調(diào)質(zhì)鋼的發(fā)展微合金非調(diào)質(zhì)鋼的發(fā)展微合金非調(diào)質(zhì)鋼強(qiáng)化機(jī)理不同于調(diào)質(zhì)鋼。調(diào)質(zhì)鋼是將軋、鍛后鋼材重新加熱淬火再經(jīng)高溫回火獲得所需組織性能。而微合金非調(diào)質(zhì)鋼是在軋制溫度下，使鋼中V，Nb，Ti等合金碳氮化合物較充分溶入奧氏體，使奧氏體充分合金化，在軋、鍛冷卻過程中析出

4、大量微細(xì)彌散分布的合金碳氮化合物，并發(fā)生沉淀強(qiáng)化及先共析鐵素體呈細(xì)、小、彌散析出，分割和細(xì)化奧氏體晶粒使鋼的強(qiáng)度與硬度增加，基體組織顯著強(qiáng)化。為此，獲得相當(dāng)調(diào)質(zhì)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后的綜合力學(xué)性能，由于省去了調(diào)質(zhì)處理工序，因此稱之為微合金非調(diào)質(zhì)鋼。2.1國(guó)外微合金非調(diào)質(zhì)鋼的開發(fā)及應(yīng)用國(guó)外微合金非調(diào)質(zhì)鋼的開發(fā)及應(yīng)用20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的微合金化技術(shù)為非調(diào)質(zhì)鋼的產(chǎn)生提供了理論和生產(chǎn)基礎(chǔ)，70年代初期發(fā)生的能源危機(jī)直接促成非調(diào)質(zhì)鋼的出現(xiàn)及發(fā)展。1

5、972年德國(guó)THYSSEN公司開發(fā)了第一個(gè)非調(diào)質(zhì)鍛鋼49MnVS3(鐵素體珠光體，抗拉強(qiáng)度850MPa)取代了調(diào)質(zhì)CK45鋼制造汽車曲軸，提高了鍛件成品率、切削加工性能、疲素體不僅在晶界上形核，也能在奧氏體晶內(nèi)形成，故能得到細(xì)小且分布均勻的鐵素體，使鋼的韌性顯著提高。IGF的析出與MnS以及MnS上析出的VN或TiN粒子有關(guān)，而MnS的析出與分布又與鋼中微細(xì)氧化物核心有關(guān)，因此鋼中氧化物的特征、種類、數(shù)量、大小就決定了MnS的數(shù)量和大小

6、。脫氧元素不同，所形成氧化物的種類、數(shù)量及分布都不一樣，鋼中的硫含量要在0.06%左右，有利于析出IGF。硫在此處的目的不是改善切削性能，而是為了和氧化物形成復(fù)合夾雜促進(jìn)IGF的形成。新日鐵高村等人提出的氧化物冶金技術(shù)就是這樣的一種思路。(2)貝氏體微合金非調(diào)質(zhì)鋼。獲得高強(qiáng)度和良好韌性的非調(diào)質(zhì)鋼，對(duì)獲得低碳貝氏體組織比較有利。此外，為了確保高強(qiáng)度還必須有一定的碳含量。為了空冷得到貝氏體組織，必須在鋼中加入鉬、錳、硼等合金元素，這是因?yàn)殂f

7、對(duì)中溫轉(zhuǎn)變的推遲作用顯著低于高溫轉(zhuǎn)變；錳達(dá)到一定含量時(shí)可使奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線呈ε形，使鋼的上下C曲線分離；硼可以顯著推遲鐵素體轉(zhuǎn)變。因此，鉬硼或錳硼相結(jié)合可使鋼在相當(dāng)寬的冷卻范圍內(nèi)得到貝氏體組織；同時(shí)錳可以降低相變溫度，改善韌性、提高強(qiáng)度。為了彌補(bǔ)碳含量降低引起的強(qiáng)度下降，低碳貝氏體鋼中通常加入釩、鉻等元素，確保其高強(qiáng)度。寶鋼生產(chǎn)的12Mn2VB貝氏體鋼，用于生產(chǎn)汽車的前橋，該鋼在軋態(tài)或經(jīng)回火的力學(xué)性能指標(biāo)為:бb≥686MPa，бs≥

8、490MPa，δ5≥17%，ψ≥45%，ak≥78Jcm2。(3)馬氏體微合金非調(diào)質(zhì)鋼。1988年美國(guó)ChaparralSteel的P1H1Wright首次提出了第三代微合金非調(diào)質(zhì)鋼的概念，此類鋼具有低碳回火馬氏體組織。與貝氏體微合金非調(diào)質(zhì)鋼相似，得到低碳馬氏體非調(diào)質(zhì)鋼也能兼顧高強(qiáng)度和高韌性的要求，目前已經(jīng)在汽車行走部件和建筑機(jī)械方面得到應(yīng)用。同時(shí)，繼鐵素體珠光體(FP)型、貝氏體(B)型、馬氏體(M)型微合金非調(diào)質(zhì)鋼開發(fā)應(yīng)用以后，F(xiàn)B