鍛件資訊
2024-04-07 15:44
鍛件齒輪鋼疲勞強度與奧氏體晶粒尺寸近似存在Hall-Petch關(guān)系，細化奧氏體晶?？商岣咂趶姸?。細化奧氏體晶粒度的方法包括低溫滲碳、滲碳后二次淬火以及添加Nb、Ti、V微合金化。20CrMoH和經(jīng)過(guò)Ti、Nb復合微合金化的20CrMoH，經(jīng)歷930 ℃氣體滲碳7h，擴散0.5h后，有效硬化層深度分別為1.0mm、1.2mm，滲層晶粒度分別為7.2級和10.5級，而旋轉彎曲疲勞強度分別為995MPa和1230MPa，Ti、Nb微合金細晶強化使得20CrMoH疲勞強度提高了23.6%。
彈簧鋼的使用主要參照材料的彎曲疲勞極限、松弛穩定性、腐蝕疲勞敏感性、延遲斷裂傾向等因素。此外，表面完整性、脫碳層深度、純凈度、晶粒度等因素對彎曲疲勞強度有顯著(zhù)影響，需要據此對彈簧鋼進(jìn)行質(zhì)量分等。彈簧鋼的高強度化和高品質(zhì)化是提高彈簧的設計應力水平，實(shí)現輕量化的必要條件。目前，汽車(chē)懸架系統螺旋懸架彈簧的扭轉疲勞設計應力水平最高達1200MPa~1300MPa，使用狀態(tài)硬度達51HRC~53HRC；變截面鋼板彈簧的彎曲疲勞設計極限應力水平也從之前的850MPa~950MPa向1000MPa~1100MPa范圍提升，從而使彈簧質(zhì)量減輕25%以上。幾乎所有強度等級高于1650MPa的高性能彈簧鋼都經(jīng)過(guò)微合金化，乘用車(chē)螺旋彈簧常用的1650MPa級51CrV4牌號鋼需要添加0.2%以下的V來(lái)細化晶粒，提高回火穩定性和降低脫碳傾向。如日本神戶(hù)鋼鐵的UHS1900、UHS2000，大同制鋼的ND120S和ND250S等鋼種，都進(jìn)行了V、Ti、Nb、Mo、B的微合金化，彌補了因碳含量降低至0.40%帶來(lái)的松弛穩定性不足，以及解決了晶界強度低于晶內強度導致的韌性下降等問(wèn)題；尤其B的微合金化對彈簧鋼韌性和Ti微合金化對彈簧鋼的耐蝕性和延遲斷裂抗力的貢獻 。
高強度冷鐓鋼鍛件的微合金化冷鐓鋼的微合金化改造出于兩個(gè)目的：①改善材料的冷鍛工藝性能，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)化退火或免退火冷鐓鋼；②提高材料的延遲斷裂抗力，開(kāi)發(fā)13.9級或更高強度等級螺栓用鋼。
碳含量低于0.22%的碳素冷鐓鋼，如ML20、ML15等，在冷拔冷鐓前，不需要軟化退火或球化退火，已經(jīng)屬于免退火冷鐓鋼，然而這些低碳冷鐓鋼鍛件淬透性和回火穩定性均較低，只能滿(mǎn)足6.8級以下緊固件的生產(chǎn)。普通高強度冷鐓鋼鍛件一般要經(jīng)歷“退火—酸洗（剝殼）—磷化—皂化—冷拔—冷鐓—調質(zhì)”等工序，退火工序的目的在于通過(guò)珠光體球化，降低材料硬度，提高材料塑性。但此工序同時(shí)也帶來(lái)較大的能量消耗和材料氧化脫碳損耗。高強度免退火冷鐓鋼得以開(kāi)發(fā)應用，取得了良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。目前有兩類(lèi)高強度免退火冷鐓鋼。其化學(xué)：0.21%C-0.08%Si-0.85%Mn-0.1%Cr-0.0025%B，通過(guò)低碳、低硅獲得較低的珠光體含量和鐵素體硬度以提高塑性，添加微量B以提高材料淬透性，控制Mn、Cr含量保證回火穩定性。此類(lèi)鋼熱軋狀態(tài)的交貨狀態(tài)硬度低于85HRB，斷面收縮率達到55%，滿(mǎn)足冷拔和冷鐓工藝要求。該鋼種適用于8.8級螺栓，適當增加C、Mn、Cr含量可以滿(mǎn)足9.8級和10.9級螺栓性能要求。另一類(lèi)高強度免退火冷鐓鋼是以普通的ML35、ML40Cr為基礎鋼，降低Mn、Cr含量，增加微量B以彌補淬透性不足，增加微量Ti含量，高Al/N比，以細化晶粒，運用控軋控冷（熱機械軋制）技術(shù)生產(chǎn)。
