弹簧钢晶粒超细化轧制技术研究-东北特殊钢张宇.pdf
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1、2007 年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会 2007 年 5 月 沈阳 43 弹簧钢晶粒超细化轧制技术研究 张 宇 (东北特殊钢集团有限责任公司 大连 116031) 摘摘 要要:本文根据新型高强、高韧弹簧钢 38SiMnVB 的相变点,利用高精度合金钢高速线材连轧机,采用控制轧制 技术生产出超细晶粒钢。通过力学性能对比实验,得出超细晶粒钢比常规轧制钢的力学性能有大幅度提高。同时合 理控制的热轧超细晶粒钢可以不用退火直接拉拔,适用于生产轿车悬挂弹簧或油淬火钢丝。 关键词关键词:弹簧钢;晶粒细化;控制轧制;高强高韧 Study on the Rolling Technology of Sup
2、er Fine Grain Spring Steel ZHANG Yu (Dong Bei Special Steel group Co,Ltd Dalian 116031 ) Abstract: According to the point of transformation phase of spring steel 38SiMnVB, super fine grain spring steel is produced by the modern mill and controlling rolling technology and theory. Test match provide t
3、hat It has not only the super high strength (tensile and yield) but also very high toughness . Hot finished coil rod steel can be cold draw without annealing .Such super fine grain steel is suitable to produce spring of car and quenching wire . Key words: Spring Steel;Fine Grain;Control Rolling; Hig
4、h Strength and Toughness 1 前言 新一代钢铁材料重大基础研究课题的基本思想是钢的纯净化、均匀化和晶粒超细化1。晶粒细 化显著提高钢的力学性能。随着中国汽车工业的发展,特别是轿车产量的高速增长,对弹簧的质量 提出高强、高韧的要求。弹簧的高强度、高韧性是弹簧材料研究的重要方向2。稳定杆、扭力杆和 螺旋悬挂弹簧对轿车轻量化具有重要意义。 38SiMnVB 弹簧钢通过采用微合金化的方法3, 初步具备 高强、高韧的特性。为了充分发挥该钢种潜能,结合控制轧制理论,研究了微合金弹簧钢的生产工 艺。通过控制轧制获得超细化晶粒,超细化晶粒使钢在超高强度下保持更高的塑韧性。 2 试验材料
5、及生产工艺 2.1 试验材料的主要技术要求 2.1.1 化学成分:试验材料 38SiMnVB 化学成分如表 1 所示 表 1 试验材料化学成分% Table 1 Chemical compositions of test steel % 元素 C Mn Si V B 主要成分 0.39 1.48 1.21 0.09 0.0019 2.1.2 主要技术要求 (1) 力学性能 热处理后力学性能符合表 2 规定。 2007 年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会 2007 年 5 月 沈阳 44 表 2 热处理后机械性能 Table 2 Quench-tempering Heat treatment
6、mechanical properties 钢号 屈服强度 抗拉强度 延伸 面缩 38SiMnVB 0.21600MPa、 b1800MPa 59%、 40%。 (2) 非金属夹杂物 成品材料非金属夹杂物符合表 3 表 3 非金属夹杂物 Table 3 Nonmetallic inclusion 指标标准 A1.5 B2.0 C0.5 D1.0 实际 1.0 1.0 0 0 (3)其它技术要求符合表 4 表 4 其它技术要求 Table 4 Other technical requirements 氧含量 PPm 晶粒度 全脱碳层 总脱碳层 标准基本要求 O20 7 0 1%D 2.2 主要生
7、产工艺 2.2.1 生产工艺流程 电炉(EBT)炉外精炼(LF+VD)模铸(3T)红转开 150mm 方坯 钢坯缓冷探伤 钢坯喷丸探伤钢坯机械修磨棒线材连轧机热轧材成品 2.2.2 生产装备 冶炼:40 吨 EBT 电炉、钢包炉及真空炉。 开坯:750mm 轧机。 探伤:国产超声波设备和德国引进的磁粉探伤设备。 加热炉:日本中外炉公司步进式可控气氛加热炉。 连轧机:德国西马克公司(SMS)高精度合金钢棒线材连轧机组, 具有控轧、控冷功能,配有 Block 机组,Stelmor 线和 PF 线。 2.2.3 工艺控制 冶炼:电炉出钢温度 1660,钢包中部分合金化,LF 炉完成合金化。VD 真空
8、处理时间 22 分钟.真 空度 0.5 乇保持 12 分钟,然后浇铸钢锭。 开坯:钢锭红转,经加热炉加热到规定温度,由七五轧机轧成 150mm 方坯,然后转入保温坑缓冷, 消除轧制应力,杜绝应力裂纹和白点缺陷。 修磨:钢坯经喷丸清理、探伤及机械修磨,有效地保证了内外部坯料的质量,完成了坯料的准备工 作。 轧制:合格钢坯由步进式加热炉加热,该炉气氛可控,有效地限制了合金弹簧钢的脱碳程度,整个 钢坯温度控制均匀、准确。 3 试制结果 在加热温度和均热温度不变的情况下,选用常规轧制工艺和控制轧制工艺进行轧制。两种工艺 对比的具体工艺如表 5 所示。根据两种不同的轧制工艺,获得的组织、晶粒度、硬度及脱
9、碳等质量 差异情况如表 6 所示。轧制工艺对力学性能的影响如表 7 所示。 控制轧制不同于常规轧制,控制轧制时钢的精轧温度低,轧后先是快冷到低的吐丝温度,然后 2007 年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会 2007 年 5 月 沈阳 45 延迟缓冷。应用这种工艺轧制状态的金相组织发生变化,对应的硬度存在大的差别。变化最显著的 是晶粒度出现超细化,达到 10 级以上。晶粒超细化最终体现为控制轧制的优越力学性能指标。 表 5 常规轧制与控制轧制工艺 Table 5 Normal rolling and Control rolling technology 控制点 加热温度 均热温度 精轧温度 吐
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