油淬火回火合金弹簧钢丝用国产弹簧钢线材的现状及差距.pdf

油淬火回火合金弹簧钢丝用国产弹簧钢线材的现状及差距邢献强(广州市奥赛钢线科技有限公司广东省广州市5 1 1 4 5 0)摘要文中从炼钢、铸造、表面缺陷清理、控冷和化学成分几个方面阐述了油淬火回火合金弹簧钢丝用国产弹簧钢线材的现状以及和发达国家的差距：产品质量时好时坏、稳定性差；钢中非金属夹杂物控制水平较低，纯净度达不到要求，常有厚度大于1 5l Im 的硬性非金属夹杂物的存在；线材心部严重的化学成分偏析时常出现，造成心部存在索氏体和马氏体r 异常组织；表面缺陷多且深；表层伞脱碳难以完全避免；线材在斯太尔摩线上控冷时，索氏体化率不高。关键词油淬火回火钢丝弹簧钢线材现状差距中图分类号T G 3 3 5 6+4。T h ep r e s e n ts i t u a t i o na n dt h ed i f f e r e n c e so fw i r er o df o ro i lt e m p e r e da l l o ys p r i n gs t e e lw i r ea th o m eX i n gX i a n q i a n g(G u a n g z h o uO r s aW i r eS c i e n c e&T e c h n o l o g yC o，L t d，G u a n g z h o uC i t y,G u a n g d o n gP r o v i n c e5 11 4 5 0)A b s t r a c tt h ep r e s e n ts i t u a t i o no fw i r er o df o ro i lt e m p e r e da l l o ys p r i n gs t e e lw i r ea th o m ea n dt h ed i f f e r e n c e sb e t w e e nh o m ea n da b r o a da r ee x p o u n d e df r o ms u c ha s p e c t sa ss t e e l m a k i n g，c a s t i n g，s u r f a c ed e f e c td e s c a l i n g，c o o l i n gc o n t r o l ia n dc h e m i c a lc o m p o s i t i o ni nt h ep a p e r T h ed i f f e r e n c e sa r ea sf o l l o w s T h eq u a l i t yo fp r o d u c t sa r eu n s t e a d y t h el e v e lo fn o nm e t a l l i ci n c l u s i o n sc o n t r o li sl o w T h ec l e a n l i n e s sC a l l tm e e tt h er e q u i r e m e n t T h e r ea r eo f t e nb r i t t l en o nm e t a l l i ci n c l u s i o n sw h i c hs i z ea r el a r g e rt h a n15 9 m T h e r ei ss o m e t i m e ss e r i o u sc h e m i c a lc o m p o s i t i o ns e g r e g a t i o nw h i c hc a u s e ss o r b i t ea n dm a r t e n s i t ea b n o r m a ls t r u c t u r ei nw i r er o dc e n t e r T h e r ea r eal o to fs u r f a c ed e f e c t sw h i c ha r ed e e p I ti si m p o s s i b l et oa v o i df u l ld e c a r b o n i z a t i o no nt h es u r f a c e T h e r ei sl o ws o r b i a t ew h e nt h ew i r er o di sc o n t r o l l e dc o o l i n go nS t e l m o rl i n e K e yw o r d so i lt e m p e r e ds t e e lw i r es p r i n gs t e e lw i r er o dp r e s e n ts i t u a t i o nd i f f e r e n c e目前，我国已是0 T 钢丝的生产大国之一，但不是强国，仅能生产中低档0 T 钢丝，这不能不说是件令人遗憾的事，造成这种局面的主要原因之一是国产线材无论是质量还足品种都远远不能满足钢丝行业的要求。高档油淬火回火气门弹簧钢丝和钢帘线号称是金属制品行业皇冠f：的两颗明珠，由此可见其质晕要求之高。由于我国合金弹簧铡线材的需求总量不足1 0万吨，且品种规格多、客户较为分散，虽然其附加值较高，但仍不足以引起有实力的钢厂高一2 2 2 度重视，再加之对装备水平要求很高，技术开发难度又很大，这就造成了钢厂对此食之无味、弃之可惜的尴尬局面，从而导致了国产线材质量存在问题较多且提高缓慢的不良结果，下面分别叙之。1 国内外合金弹簧钢线材生产工艺流程国内外合金弹簧钢生产工艺流程见图1、图2。废钢一电炉1 广模扣开1 5 0 或1 6 0 方坯料、预处理铁水转炉或电炉+L F+V D+1 5 0 或1 6 0 方小方坯连铸+探伤扒皮+加热+控轧控冷检验包装图1国内合金弹簧钢生产工艺流程预处理铁水一转炉一V A D 一3 0 0 4 0 0 m 2 以上大方坯连火焰清秘开1 5 0或1 6 0 方小方坯连铸一探伤一扒皮加热一控轧控冷一检验一包装图2 发达国家合金弹簧钢生产工艺流程2 现状及其差距2 1 炼钢超纯净度合金弹簧钢中夹杂物的大小、数量和分布等控制十分严格。必须里细小、弥散状态分布。除了允许大量无害的5l lm 以下和少量5 1 5p 用之间夹杂物存在之外不允许出现1 5p 珊以上的较大颗粒夹杂物。有两种冶炼方法可以达到这一要求：一是超低氧加超低氮化钛生产工艺；二是灾杂物变性生产工艺，即将钢中氧含量控制在一定范围(1 l 2 5 p p m)内，采用特殊合成渣，使铝生成的夹杂物由高熔点的A 1 2 0 3、c a 0 一A 1 2 0 3 和耐g o A l z 侥转变为低熔点易变形的C a O-h 1 2 0 3-S i 0 2-M g O 复合物。目前钢厂主要采用后一种冶炼方法，再辅以选用铝含量很低的铁水或废钢以及改变钢包耐火材料的成分等措施，生产超纯净合金弹簧钢。由图l和图2 可知，从炼钢装备水平的角度来看。国内外钢厂相当，关键的问题是国内钢厂由于起步较晚，尚未完全掌握夹杂物变性生产工艺。这样其成品夹杂物控制水平必然忽高忽低。此外，以从社会上回收的废钢为原料的特钢厂，在生产合金弹簧钢时，其有害成分也不易控制。基于这二个原因，国产合金弹簧钢的纯净度控制水平参差不齐，大钢厂要好一些，但其稳定性和国外先进水平相比仍相差甚远，更不用说研发实力较弱的小钢厂了。国内某钢厂生产的由5 5 m 5 5 S i C r h 热轧线材，经制品厂加工成由3 6 m m 油淬火回火气门弹簧钢丝，再由弹簧厂制成气门弹簧，在疲劳试验中因钢中存在大颗粒夹杂物引起该弹簧出现早期疲劳断裂，其断口形貌见图3。一2 2 3 22 铸造图3 由夹杂物引起的弹簧瘟劳断口形貌受装备水平所限国内钢厂在铸造时一般采用1 6 0 方或1 5 0 方小方坯连铸或模铸而国外钢厂则采用3 0 0 X 4 0 0 r a m：以上的人方坯莲铸，井在拉坯过程中增加了热火焰清理_【=序，以减少连铸坯的表面缺陷，小方坯连铸生产工艺的优势是节能，如果采用短流程技术则更节能，但对表面质量要求很高的弹簧钢线材来说足不含适的：劣势足偏析问题难以有效解决。模铸已是落后工艺，其头、尾料的偏析史严重，为r 彻底解决偏析问题，上海宝钢已引进丫3 2 0X4 2 i 姗。大方坯连铸装备，现正处于试牛产之中。国内某钢厂采用模铸洼生产的m8O n m l 6 0 S i 圳n 和$1 05 衄5 5 S i C r A 热轧线材在制品拉拔道次中出现了断裂经研究表明，是由丁弹簧钢线车寸心部存在严重的成分偏析，造成组织偏析引起的，见刚4、酗5。图4 一b 部偏析组织，索氏体国5 心部偏析组织+马氏体+晶界裂纹23 扒皮山r 提高弹簧钢线村的表面质量，田内制j 一般对轧制线材前坏料进行了仝扒皮，部分铡厂W 晨崩短流程技术或尢扒皮设备，牛产掸簧t H 线阜于时表面垭晕无法得到肯效保认。如禁铡生产的$65 m m 5 5 S l C r A 热轧线材经制品J 加T 他m4O m m 油淬火叫火气f j 弹暂钢越，再由弹簧厂制成气门弹簧，在疲劳试验中囡材料表而存在02 4 衄涞的裂纹引起弹簧出现早期疲特断裂其断口形貌见俐6。增图6 表面裂纹引起的弹簧痖劳断口形虢围7 表层全脱碳组宝R24 控轧控冷因加热炉的装备水平、研发能力以及管理上的原因，国内铡厂生产的弹簧钢线村衰层全脱碳难以完全避免时有山现有时还很严重，高选o0 6 咖(见图7)，而日本神户制钢、住友金属和新日铁等公司能够将线材表面的全脱碳稳定的控在零的水平，部分脱碳层深度也仅有线材直径的06 咀下。另外线材的索氏体率也忽高忽低，不稳定，自时而缩牢小到4 0。但尺寸、公差和不倒度等指标水平和国外相当。25 包装由于线村的表面质量要求很严，为r 防J l 其在装卸、运输过稗。p 产生刮蹭、受湖和锈蚀，国外钢厂采用整块防水塑料布内井包装。国内暂时只有少数制厂采用基状蠼辩带缠绕包装，这种包装的缺点足m 水，潮气易从条带之间的缝隙处渗入，0 起线柑表面锈蚀；大部分钢J生产的线材出厂时是裸露无乜装的，根彝易造成线材枉皴卸霸l 运输过程中产生蹭伤和球坑等表而有害缺陷，由采而麻坑引起的弹簧早期疲劳断裂断口见罔8。26 铜种目前，辛世界能够生产超纯净气门弹簧钢线材和高纯净悬架掸簧铜线材的厂商4-要是日本神户制钢、新口铁、德固撒斯特和韩国浦项等其中以口本的产量占主导地位。日本超纯净优质气门弹簧钢和高纯净悬架弹簧钢之所咀研制进展较快除了冶金水平较高、经济基础雄厚2 外，和其具有良好的研究机制是分不开的。一般米说在新车型开发i=程中r 基十成果共享，风险共 E l 之原则，汽车制造厂，弹簧厂、钢丝厂和钢厂以有芙大学的教授就组成了个完整的研究链，新锕种的开驶效率和积极性大A 提高。迄夸为止t 已经产q k 化的气门弹簧钢主要有S _ O S C V、$W O S CV H、S w O S C V H V、S w O S C V H S 和S w 0 S C V H E 等，其化学成分见表1：悬架弹簧钢主要有吼阿“巧1S R S 6 0、U H S 9 0 0、U I I S I g O O M 和U H S l 9 0 0 等其化学成分虬表2。这些钢种共问特点就是在不影响弹簧疲劳寿命的前提下，提高了弹簧的设计直力，见图9、图i 0。由于我国汽车T 业起步较晚，现在虽然是汽车生产太国忸离强国迁冉报长的路要走现有的汽车J 丰要是口资、德资、美资、法资和韩资在巾国的合资或独资企业自主研发能力较差，成熟的车犁以引进为主，再加之近些年我国的经济处J：高速鼓胜阶段，埘钢村的需求量很大，备钢厂躁有的老i f,品有景帝女儿不愁姆的感觉，经济效益很好时技术难度很大的新钢种研艘积极性并不高。目前国产气门弹簧钢和悬架弹鬣钢仍处于仿制阶段，能生产卅于油淬火叫火合金弹铸钢丝的线材厂商主要有宅钢，沙钢、武钢、鞍钢、南铡、杭俐、马钢、天钢、邢铜、湘宅 和鄂钢，1 二要品种是6 0 9 i：M n 、5 5 5 i C r A、5 0 C r V A 和6 0 S i；C r V A，其巾6 0 S i 州n A 和5 5 S l C r A，“量最大。所有品种只能用于生产巾低档油淬火回火弹簧钢相当于口奉上世纪8 0 年代的水平”，国产6 0 S l 洲n A n 能用于制造低档轿车的螺旋悬架簧m I 离合器簧等，5 5 S i C r A 除了能生产中低档气门簧之外，还可咀用丁生产中低档轿车的螺旋悬架簧和离含器簧等。表1 气门弹簧钢铜种殛其化学成分(u 哪别号C oS l V O S Cv HS W O S CV H S袁2悬架弹簧锕钢种厦其化学成分(u)钢种特殊元素t _ l I s 2 0 0 0 H S l 9 0 0 M&mU H S l 9 0 0S R S 6 0S U P?S E 9 2 5 43 结语油 章火回火合金弹簧钢丝崩国产弹簧钟4 线材蟓r 品种小足以外质量雅体较差，十要表固8 表面麻坑引起的弹簧疲劳断口形筑钢丝品种图9O T 气门簧钢丝疲劳试验结果鼻暑王了勒瓢跫5 3 弘5 5硬度，H R C图1 00 T 悬架簧钢丝硬度和设计应力的关系现在以下几方面：(1)钢中非金属夹杂物控制水平较低，纯净度达不到要求，常有厚度大于1 5ur o 的硬性非金属夹杂的存在，容易造成弹簧的早期疲劳断裂；(2)线材心部严重的化学成分偏析时常出现，造成心部存在有害的索氏体和马氏体异常组织，使制品厂后续拉拔工序无法顺利完成。材料浪费严重，且不能保证疲劳寿命的高可靠性；(3)表面缺陷多且深；(4)表层全脱碳难以完全避免，这不仅会影响弹簧的疲劳寿命，而且还会影响后续的磷化质量和总压缩率；(5)线材在斯太尔摩线上控冷时，有时索氏体化率达不到要求，无法满足制品厂较高总压缩拉要求。参考文献 1 邢献强汽车气门弹簧用油淬火回火钢丝的现状及发展趋势 J 金属制品，2 0 0 8，3 4(2 0 1)：7-l O 一2 2 7 油淬火回火合金弹簧钢丝用国产弹簧钢线材的现状及差距油淬火回火合金弹簧钢丝用国产弹簧钢线材的现状及差距作者：邢献强作者单位：广州市奥赛钢线科技有限公司 广东省广州市 511450 相似文献(2条)相似文献(2条)1.会议论文 邢献强 油淬火回火合金弹簧钢丝用国产弹簧钢线材的现状及差距 2008 本文从炼钢、铸造、表面缺陷清理、控冷和化学成分几个方面阐述了油淬火回火合金弹簧钢丝用国产弹簧钢线材的现状以及和发达国家的差距,产品质量时好时坏、稳定性差;钢中非金属夹杂物控制水平较低,纯净度达不到要求,常有厚度大于15m的硬性非金属夹杂物的存在;线材心部严重的化学成分偏析时常出现,造成心部存在索氏体和马氏体异常组织;表面缺陷多且深;表层全脱碳难以完全避免;线材在斯太尔摩线上控冷时,索氏体化率不高.2.期刊论文 邢献强.Xing Xianqiang 国产合金弹簧钢线材的现状-金属制品2008,34(6)从炼钢、铸造、表面缺陷清理、控冷和化学成分几个方面,阐述国产油淬火回火合金弹簧钢丝用线材的现状以及和发达国家的差距:产品质量时好时坏、稳定性差;钢巾非金属夹杂物控制水平较低,纯净度达不到要求,常有厚度大于15 m的硬性非金属夹杂物存在;线材心部时常出现严重的化学成分偏析,造成心部存在索氏体和马氏体异常组织;表面缺陷多且深;表层全脱碳难以完全避免;线材在斯太尔摩线上控冷时,索氏体化率不高.本文链接：授权使用：辽宁科技大学图书馆(lnkjtsg)，授权号：c254a714-4f89-42d3-b842-9ea0009dd972下载时间：2011年3月8日