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为何说锻打加工用非调质钢要充分发挥钒的作用

2018-11-02 15:49:00     作者:陈定乾

  非调质钢应用是因其绿色环保、低排放,便于零部件的制造和成本的大幅度降低。铁素体-珠光体型非调质钢是在中碳钢中添加少量微合金化元素,通过析出强化来满足其强度要求;它不需要提高淬透性的铬、钼、镍等贵重合金元素,合金成本明显降低;取消了零件的调质热处理工艺,节约能源。

  铁素体-珠光体型非调质钢的化学成分,基本上是中等碳含量,含有一定的硅、锰等固溶强化元素,另一个显著的成分特点是均含有适量的微合金元素,如钒、铌、钛、氮等。非调质钢本质上是一种机械结构用钢,要求具有与调质钢基本相当的良好综合力学性能。对于非调质钢来说,轧制(锻造)及后续冷却是近终态生产工艺,其加热温度、变形工艺、终轧(锻)温度及变形后的冷却制度均对产品的最终力学性能产生直接影响。

  钒、钛、铌、氮是微合金非调质钢中十分有效的合金元素。在含钒钢中增氮,能促进钒的析出,增强钒的沉淀析出强化作用,明显提高非调质钢的强度。利用廉价的氮元素,提高非调质钢的强韧性,是非常有效地降低成本的方法。

  在中碳钢中添加少量的微合金化元素钒,非调质钢中钒的添加量一般在0.06%-0.20%范围,依靠细小的碳氮化钒的析出,强化铁素体-珠光体组织,从而达到调质钢所要求的强度水平。改善韧性,非调质钢降低钢中碳含量,从原来的0.49%降低到0.30%左右,也有低至0.20%,通过降低碳含量,增加钢中铁素体体积分数,改善铁素体的分布和珠光体的形貌,从而提高钢的韧性。另一个是应用TiN技术。TiN是微合金碳氮化物中最稳定的化合物,它能在高温下有效地阻止奥氏体晶粒长大,具有明显细化奥氏体晶粒的作用。非调质钢采用微钛处理,钛的添加量范围在0.010%-0.015%左右。非调质钢中通常添加一定量的硫改善其切削性能,一般硫的添加量在0.05%-0.09%的水平。在非调质钢中起决定作用的仍是钒的微细粒子。

  在Nb、V、Ti三种微合金化元素中,钒具有较高的溶解度,因而成为非调质钢中常用也是最有效的强化元素。微合金化元素Nb、V、Ti、N在非调质钢中的复合作用,主要表现在热成型过程中抑制奥氏体的形变再结晶并阻止其晶粒长大,并通过它们的碳氮化物的应变诱导析出,对非调质钢进行组织细化及沉淀析出强化,所以说锻打加工非调质钢的关键在于发挥好钒的作用。

  

编辑:陈曦     来源:中国冶金报-中国钢铁新闻网
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