汽车用特殊钢冶金技术讲座1.ppt
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1、1,汽车用特殊钢炉外精炼和 夹杂物控制技术,2,一、汽车用特殊钢,占汽车用钢材重量的1520 ; 强韧性、抗疲劳破坏性能、耐磨性、精密加工性能; 低成本。,3,汽车用特殊钢发展趋势,4,冶金质量要求,高疲劳寿命的轴承钢; 高强度、高弹减抗力的弹簧钢; 高强度窄淬透性带的齿轮钢; 高强韧性的非调质轴件钢; 高强度、抗延迟断裂特性的 紧固件用钢; 高强度易切削钢。,5,轴承钢,用于制造滚动轴承的滚动体和套圈; 轴承设计向重量轻、壁薄、小型化发展; 对性能要求突出体现在长寿命、低噪音和无振动等方面; 轴承的破坏主要为滚动接触疲劳破坏。,6,非金属夹杂物对轴承钢疲劳性能的影响,每单位因子降低相当于10
2、8次循环疲劳强度降低125MPa,夹杂物类型: A类:硫化物夹杂; B类:Al2O3类夹杂; C类:硅酸盐类夹杂; D类:钙铝酸盐类夹杂; E类:氮化物类夹杂。,7,TO含量影响,轴承接触疲劳寿命与 TO含量的关系,Proceedings of the 6th International Iron and Steel Congress, 1990, Nagoya, p.640,8,轴承钢冶金质量要求,超低氧含量(8ppm); 低Ti含量(15ppm); 夹杂物控制(B,D,E类夹杂物) ; 中心偏析控制。,9,齿轮钢,提高轮齿的弯曲疲劳强度、齿面强度等; 弯曲疲劳损伤易发生在表面硬化不足区和晶
3、界弱化区; 齿轮钢表面渗碳层的性能是影响轮齿弯曲疲劳强度的主要因素。,提高强度; 减小体积; 耐弯曲疲劳; 耐磨损; 高的尺寸精度。,10,齿轮钢的疲劳强度,淬透性带性能; 氧含量低; 无网状硫化物; 晶粒细小均匀; 合金成分设计。,齿轮钢特别要求窄的淬透性带宽度,窄淬透性带宽度的齿轮钢热处理后变形量小,齿轮的修磨量小,咬合精度高。,11,齿轮钢系列,德国(Mn-Cr系列): 16MnCr5、20MnCr5、25MnCr5、27MnCr5 日本(Cr系和CoMo系列): SCr415H、SCr420H、SCM415H、SCM420H 美国(CrNiMo系列): SAE8615、SAE8620
4、法国(CrNi系和CrMo系列): 19CN5、20CD4、27CD4、30CD4,12,日本爱知製鋼公司生产的齿轮钢,Proceedings of the 6th International Iron and Steel Congress, 1990, Nagoya, p.640,S:10ppm; P:0.01%(出钢挡渣) 0.005%(出钢脱磷)。,13,齿轮钢窄成分控制,日本爱知製鋼产816英寸齿轮,淬透性带宽1.5 HRC。,14,齿轮钢关键冶金技术,窄成分精确控制技术; 超低氧钢(15ppm)生产技术; 非金属夹杂物(晶界氧化物、硫化物)控制技术; 高均质连铸坯生产技术; 中心偏析
5、控制技术。,15,非调质钢,锻造后不再经调质热处理; 用于汽车曲轴、连杆、转向节等; 由最初的铁素体珠光体型发展到贝氏体、马氏体型; 目前采用最多的是改进的铁素体珠光体型。,16,铁素体珠光体型非调质钢(Thyssen),17,新日铁产汽车用非调质钢成分,18,非调质钢关键冶金技术,窄成分精确控制技术; 超低氧钢生产技术; 非金属夹杂物控制技术; 较高S含量钢(改善切削性能)成分控制及铸坯缺陷防止技术; 中心偏析控制技术。,19,弹簧钢,高弹簧设计应力(抗疲劳性能和抗弹性减退能力); 轿车螺旋悬架弹簧由热成形改为冷成形; 以Si-Mn钢为基础,添加钒和铌细化晶粒,提高抗弹性减退能力; 设计应力
6、达12001300MPa。,20,弹簧钢疲劳破坏与钢中夹杂物,绝大多数弹簧工件断裂都是从表面或皮下缺陷引起; 高应力下弹簧内部夹杂物会成为疲劳破坏源; 要求高洁净度(TO12ppm); 发动机进出气阀门钢丝要求钢中夹杂物为塑性夹杂物。,21,弹簧钢关键冶金技术,纯净钢(超低磷、硫、氧)生产技术; 非金属夹杂物控制技术; 阀门弹簧钢丝钢中非金属夹杂物塑性化技术; 连铸坯中心偏析控制技术。,22,二、特殊钢的超低硫冶炼技术,Proceedings of the 6th International Iron and Steel Congress, 1990, Nagoya, p.640,钢种: 齿轮
7、钢、弹簧钢; 关键技术: 铁水脱硫预处理; 转炉炼钢抑制回硫; 超低硫精炼(LF、RH、VKIP)。,23,铁水脱硫预处理,应用: 中国普遍采用; 日、韩不采用; 欧洲少量采用。 优点: 脱硫效率高; 脱硫剂耗量低; 温降小。 缺点: 扒渣难; 转炉回硫量大。,铁水喷镁脱硫预处理,24,一些新建钢厂转向KR铁水脱硫,采用CaO-CaF2-CaC2系脱硫剂; 脱硫剂作用时间长; 大约12min脱硫反应可基本达到平衡; 脱硫处理时间较喷粉工艺缩短5min; 脱硫效率提高2035左右。,T. Ueki, et al., The 10th Japan-China Symposium on Scienc
8、e and Technology of Iron and Steel, 2004, p116,25,KR脱硫与喷粉脱硫的比较,岩田勝吉,转炉炼钢节能技术研讨会,中国钢铁工业协会,2005年6月,莱芜,26,KR脱硫与喷粉脱硫的比较,T. Ueki, et al., The 10th Japan-China Symposium on Science and Technology of Iron and Steel, 2004, p116,27,KR脱硫与喷粉脱硫的比较,T. Ueki, et al., The 10th Japan-China Symposium on Science and T
9、echnology of Iron and Steel, 2004, p116,28,转炉炼钢过程抑制回硫,宝钢转炉回硫分析:,铁水: S:0.005% 废钢: S:0.04% 生铁块: S:0.03% 石灰: S:0.011% 轻烧白云石: S:0.025% 生白云石: S:0.015% 铁水渣: S:1.02.2% 铁水带渣量: 0.51.0吨,29,吹炼过程S变化,30,带入硫量分析,回硫主要来自废钢和铁水脱硫渣; 石灰带入的硫量很少。,31,许多钢厂石灰硫含量过高,石灰带入硫量: 第1炉;0.036; 第2炉:0.037; 第3炉:0.034。,国内某厂渣料成分,32,石灰硫含量的影响
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