為何說鍛打加工用非調質鋼要充分發(fā)揮釩的作用
非調質鋼應用是因其綠色環(huán)保、低排放,便于零部件的制造和成本的大幅度降低。鐵素體-珠光體型非調質鋼是在中碳鋼中添加少量微合金化元素,通過析出強化來滿足其強度要求;它不需要提高淬透性的鉻、鉬、鎳等貴重合金元素,合金成本明顯降低;取消了零件的調質熱處理工藝,節(jié)約能源。
鐵素體-珠光體型非調質鋼的化學成分,基本上是中等碳含量,含有一定的硅、錳等固溶強化元素,另一個顯著的成分特點是均含有適量的微合金元素,如釩、鈮、鈦、氮等。非調質鋼本質上是一種機械結構用鋼,要求具有與調質鋼基本相當?shù)牧己镁C合力學性能。對于非調質鋼來說,軋制(鍛造)及后續(xù)冷卻是近終態(tài)生產工藝,其加熱溫度、變形工藝、終軋(鍛)溫度及變形后的冷卻制度均對產品的最終力學性能產生直接影響。
釩、鈦、鈮、氮是微合金非調質鋼中十分有效的合金元素。在含釩鋼中增氮,能促進釩的析出,增強釩的沉淀析出強化作用,明顯提高非調質鋼的強度。利用廉價的氮元素,提高非調質鋼的強韌性,是非常有效地降低成本的方法。
在中碳鋼中添加少量的微合金化元素釩,非調質鋼中釩的添加量一般在0.06%-0.20%范圍,依靠細小的碳氮化釩的析出,強化鐵素體-珠光體組織,從而達到調質鋼所要求的強度水平。改善韌性,非調質鋼降低鋼中碳含量,從原來的0.49%降低到0.30%左右,也有低至0.20%,通過降低碳含量,增加鋼中鐵素體體積分數(shù),改善鐵素體的分布和珠光體的形貌,從而提高鋼的韌性。另一個是應用TiN技術。TiN是微合金碳氮化物中最穩(wěn)定的化合物,它能在高溫下有效地阻止奧氏體晶粒長大,具有明顯細化奧氏體晶粒的作用。非調質鋼采用微鈦處理,鈦的添加量范圍在0.010%-0.015%左右。非調質鋼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。在非調質鋼中起決定作用的仍是釩的微細粒子。
在Nb、V、Ti三種微合金化元素中,釩具有較高的溶解度,因而成為非調質鋼中常用也是最有效的強化元素。微合金化元素Nb、V、Ti、N在非調質鋼中的復合作用,主要表現(xiàn)在熱成型過程中抑制奧氏體的形變再結晶并阻止其晶粒長大,并通過它們的碳氮化物的應變誘導析出,對非調質鋼進行組織細化及沉淀析出強化,所以說鍛打加工非調質鋼的關鍵在于發(fā)揮好釩的作用。
編輯:冶金材料設備網(wǎng)
發(fā)布時間:2020-05-15