影響冷鐓鋼質(zhì)量的因素及控制措施(共7頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上影響冷鐓鋼質(zhì)量的因素及控制措施冷鐓鋼，又稱鉚螺鋼或冷頂鍛鋼，是利用金屬的塑性，采用冷鐓加工成型工藝生產(chǎn)互換性較高的標(biāo)準(zhǔn)件用鋼。冷鐓鋼產(chǎn)品廣泛用于制造螺栓、螺母、螺釘?shù)雀黝惥o固件；另一重要用途是制造冷擠壓零部件和各種冷鐓成形的零配件，該用途是隨著汽車工業(yè)發(fā)展起來(lái)的，逐步擴(kuò)大到電器、照相機(jī)、紡織器材、冷凍機(jī)等領(lǐng)域。    國(guó)內(nèi)外冷鐓鋼生產(chǎn)概況    1國(guó)內(nèi)冷鐓鋼    我國(guó)冷鐓鋼的標(biāo)準(zhǔn)化工作起步較晚，尚未形成完整體系，冷鐓鋼用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)僅有3個(gè)：GB/T64782001冷鐓和冷擠壓用鋼

2、，GB/T42321993冷頂鍛用不銹鋼絲和GB/T59531999冷鐓鋼絲。冷鐓用鋼的實(shí)物質(zhì)量尚不能完全滿足標(biāo)準(zhǔn)件行業(yè)要求，在一定程度上依賴進(jìn)口。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年進(jìn)口的緊固件在1213萬(wàn)t。隨著緊固件工業(yè)的迅猛發(fā)展，新鋼種不斷地開發(fā)和引進(jìn)，對(duì)外的出口日益增多，汽車、石油、機(jī)械各行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，對(duì)配套的緊固件提出許多新要求，不但是形式尺寸上的，而且是性能與可靠性上的，實(shí)際上是對(duì)緊固件材料提出更高的要求。    我國(guó)緊固件行業(yè)發(fā)生了較大的變化，具體表現(xiàn)：(1)采用國(guó)外鋼種牌號(hào)如10B22M，10B25LHC，MNB123H等，主要是出口訂單上規(guī)定要使用的牌號(hào)；(

3、2)同一牌號(hào)的鋼種衍生出多個(gè)交貨狀態(tài)的品種，如SWRCH35K，有免退火、正火、退火+磷化交貨，滿足不同用戶的需求；(3)大量采用合金、低合金鋼種，以適合耐高溫、耐高壓、耐腐蝕的要求，如SNB5-7，SNB16(JIS410794)，SNB21-24(JIS4108)；(4)采用抗延時(shí)斷裂用鋼生產(chǎn)的鋼結(jié)構(gòu)用螺栓抗拉強(qiáng)度超過(guò)1200MPa。    2國(guó)外冷鐓鋼    國(guó)外采用HNDS2制造12.9級(jí)螺栓(代替SCM440)，延時(shí)破斷有明顯改進(jìn)，采用45CrNiMoTi在1500MPa級(jí)別使用，其性能優(yōu)于回火馬氏體高強(qiáng)度螺栓，貝氏體鋼很少

4、見到有(晶界)碳化物析出，避免了穿晶破壞而發(fā)生的延時(shí)斷裂。   國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家冷鐓鋼產(chǎn)業(yè)已基本形成規(guī)模，重點(diǎn)是根據(jù)用戶的要求改善冷鐓鋼材料的質(zhì)量性能，而產(chǎn)量無(wú)太大變化。日本大同為降低標(biāo)準(zhǔn)件材料成本和加工成本，推出了多種不銹鋼螺栓和螺釘用鋼；高周波鋼業(yè)開發(fā)了一系列不銹冷鐓鋼新產(chǎn)品，利用設(shè)備優(yōu)勢(shì)推出SUS系列產(chǎn)品，大大提高了鋼的冷鐓性能；日本精線為適應(yīng)建筑行業(yè)要求，開發(fā)了具有良好耐蝕和冷鐓性能、通過(guò)淬回火硬化的馬氏體冷鐓鋼。愛知制鋼公司開發(fā)了AUS系列冷鍛用不銹鋼，分為奧氏體(A)、鐵素體(F)、馬氏體(M)及沉淀硬化系列，其強(qiáng)度范圍大，抗拉強(qiáng)度為4001200MPa，且規(guī)格多。

5、    進(jìn)口冷鐓線材具有良好的強(qiáng)塑性，優(yōu)良的拉拔性能，斷絲率較低。晶粒大小僅為12m，為國(guó)產(chǎn)中碳鋼絲的1/10左右。進(jìn)口鋼絲可能在熱處理時(shí)并沒有完全奧氏體化，而僅僅加熱到奧氏體和鐵素體的雙相區(qū)進(jìn)行保溫后再冷卻至室溫，奧氏體化溫度低，保溫時(shí)間短，從而熱處理后的組織細(xì)小，滲碳體尺寸較小，厚度較薄，分布均勻，呈現(xiàn)出進(jìn)口鋼絲特殊的“雙相組織”。    冷鐓鋼的技術(shù)要求及主要工藝流程    1冷鐓鋼的技術(shù)要求冷鐓鋼盤條一般為低、中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼。標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)原材料尺寸精度要求比較嚴(yán)格，熱軋鋼材規(guī)格有限，尺

6、寸精度也很難滿足要求，所以標(biāo)準(zhǔn)件幾乎全部采用冷拉鋼絲作為原料，合格的冷鐓鋼絲必須滿足以下要求。    (1)化學(xué)成分要求。O，P，S等元素對(duì)鋼中夾雜物的形態(tài)及數(shù)量、大小有決定性影響，所以要求控制其含量；對(duì)合金鋼而言，硅、鋁、錳等元素控制在中下限為宜，避免造成冷頂鍛裂紋。    (2)表面質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)件廠統(tǒng)計(jì)表明，冷鐓開裂的80%是由鋼絲表面缺陷造成的，如折疊、劃傷、密集的發(fā)紋、局部微裂紋、結(jié)疤。因此對(duì)線材表面質(zhì)量要求很嚴(yán)，尺寸公差±0.20mm，不圓度<0.30mm，表面裂紋、劃傷最深<0.07mm。 &

7、#160;  (3)脫碳。表面脫碳造成螺栓表面強(qiáng)度降低，疲勞壽命大幅度下降。平均脫碳層深度要求見表1。    表1冷鐓線材的脫碳層要求  mm    直徑 鐵素體脫碳層深度 總脫碳層深度 15 0.02 0.12 1525 0.03 0.15 2532 0.04 0.20     (4)非金屬夾雜物。鋼中非金屬夾雜物含量高、尺寸大是造成標(biāo)準(zhǔn)件冷鐓開裂的一個(gè)重要原因，尤其是非金屬夾雜中B類和D類脆性?shī)A雜，距鋼絲表面愈近危害性越大，所以要求B類夾雜物距表層2mm之內(nèi)應(yīng)不大于15m。

8、0;   (5)金相組織。冷鐓鋼的金相組織為鐵素體+粒狀珠光體，珠光體的晶粒尺寸和分布也是影響冷鐓性能的因素，理想的組織是珠光體晶粒大小相近并均勻地分布在鐵素體基體上。珠光體不同顯微組織冷鐓性能從好到壞的排列次序?yàn)榱钪楣怏w、索氏體、細(xì)片狀珠光體、片狀珠光體。    (6)低倍組織。冷鐓鋼絲對(duì)鋼的低倍組織要求比較嚴(yán)，低倍檢查不應(yīng)有縮孔、分層、白點(diǎn)、裂紋、氣孔等缺陷，對(duì)中心疏松、方框偏析、中心增碳等缺陷，不同鋼種都有明確的級(jí)別規(guī)定。    (7)晶粒度。冷鐓鋼絲內(nèi)部組織不同于其它鋼絲，晶粒度不是越細(xì)越好。晶粒度太細(xì)，

9、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度升高，變形抗力增大，對(duì)冷鐓成型很不利。除10.9級(jí)以上螺栓晶粒細(xì)、保證成品強(qiáng)度外，冷鐓鋼絲的晶粒度應(yīng)控制在57級(jí)。    (8)冷鐓性能。冷鐓性能好是指鋼絲具有較低的變形抗力，能經(jīng)受很大程度的變形而不產(chǎn)生裂紋。一般認(rèn)為以斷面收縮率和屈強(qiáng)比作為衡量冷鐓性能指標(biāo)比較可靠。合金鋼的斷面收縮率應(yīng)不小于50%。冷鐓鋼絲的屈強(qiáng)比小，冷鐓性能相對(duì)要好，合金鋼的屈強(qiáng)比應(yīng)不大于0.70。從冷鐓性能角度考慮，鋼絲的冷加工強(qiáng)化系數(shù)越低越好，即不易產(chǎn)生加工硬化。    高檔次標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)原料的質(zhì)量要求：盤條具有較高的塑性指標(biāo)、斷面收縮率及延伸率

10、；在冷塑性變形中，材料的變形抗力小，加工硬化率低，材料的屈強(qiáng)比小，盤條硬度適中，不要過(guò)高；盤條具有良好的表面質(zhì)量，一定的表面粗糙度，不允許有折疊、裂紋等表面缺陷；鋼的組織致密，無(wú)內(nèi)部缺陷。    2冷鐓鋼主要生產(chǎn)工藝    冶煉冷鐓鋼的關(guān)鍵是要提高鋼水的純凈度，降低鋼水的非金屬夾雜物含量。鋼水終點(diǎn)碳含量穩(wěn)定在規(guī)定范圍內(nèi)是降低鋼水氧化程度和減少鋼水非金屬夾雜的主要措施。    冷鐓鋼盤條生產(chǎn)的工藝流程：    鐵水轉(zhuǎn)爐精煉爐連鑄加熱高速線材軋制高線控制冷卻成品檢驗(yàn)入庫(kù)。

11、0;   合金冷鐓鋼線材的生產(chǎn)工藝流程與碳素鋼線材基本相同，但合金冷鐓鋼絲變形抗力較大。為保證冷鐓成型，球化退火是必不可少的，可獲得比較理想的組織。    常用工藝路線：    線材冷拉球化退火；線材再結(jié)晶退火冷拉球化退火。    對(duì)冶煉工藝的要求：(1)新爐前20爐、補(bǔ)爐前3爐及新包第1爐不得冶煉冷鐓鋼；(2)出鋼溫度為16301660；(3)脫氧合金化，終脫氧加入硅鋁鈣鋇合金；(4)鋼包清潔無(wú)冷鋼，鋼包進(jìn)行吹氬。    LF精練時(shí)間不少于35min，白

12、渣保持時(shí)間不低于15min。出鋼溫度：開澆(1585±5)，連澆(1567±5)。出鋼時(shí)喂CaSi線，并進(jìn)行弱攪拌。同時(shí)方坯表面不得有脫方、裂紋、重接、分層等缺陷。    影響冷鐓鋼質(zhì)量的主要因素    一般情況下，可將影響冷鐓鋼質(zhì)量因素歸納為材料塑性、材料基體連續(xù)性、材料組織連續(xù)性和材料表面質(zhì)量等。根據(jù)對(duì)冷鐓鋼的質(zhì)量檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)影響冷鐓鋼質(zhì)量的因素主要有以下4個(gè)方面：鋼的化學(xué)成分、坯料表面缺陷、設(shè)備調(diào)整、晶粒度和軋制工藝參數(shù)。    (1)化學(xué)成分的影響。鋼中硫、磷等雜質(zhì)元素直接影響冷

13、鐓鋼冷鐓性能。在冷鐓鋼的冶煉過(guò)程中針對(duì)不同鋼種應(yīng)去除相應(yīng)雜質(zhì)。某些非金屬夾雜破壞了鋼的基體連續(xù)性，在靜載荷和動(dòng)載荷的作用下，往往成為冷鐓鋼裂紋的起點(diǎn)。因此，應(yīng)盡量降低鋼中非金屬夾雜物，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理(如鈣化等)，減少其在鋼中的危害。    (2)坯料表面缺陷的影響。坯料表面缺陷是產(chǎn)生冷頂鍛開裂的裂紋源，主要形式有坯料表面重皮、裂紋、尖銳過(guò)度等。在加工時(shí)，由于裂紋的存在引起應(yīng)力集中，同時(shí)產(chǎn)生復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致裂紋擴(kuò)張，最終冷頂鍛開裂，因此，選用優(yōu)質(zhì)鋼坯是提高冷鐓鋼質(zhì)量的前提。在軋制過(guò)程中存在嚴(yán)重的溫度不均也會(huì)促使產(chǎn)品出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。  

14、0; (3)軋制過(guò)程中設(shè)備調(diào)整對(duì)冷鐓鋼性能的影響。生產(chǎn)過(guò)程中各項(xiàng)軋制規(guī)程的制定是影響產(chǎn)品冷鐓性能的主要因素，例如壓下量、張力等的調(diào)整以及生產(chǎn)備件的裝配和調(diào)整。若軋制生產(chǎn)調(diào)整不當(dāng)，使產(chǎn)品在軋制過(guò)程中產(chǎn)生折疊或劃傷，破壞產(chǎn)品的表面，形成開裂的裂紋源。因此，制定合理的軋制規(guī)程是提高冷鐓鋼質(zhì)量的關(guān)鍵。    (4)晶粒度的影響。晶粒度是衡量冷鐓鋼能否達(dá)到一定的綜合性能的標(biāo)準(zhǔn)之一。晶粒越細(xì)，其內(nèi)部因應(yīng)力集中引起的開裂的機(jī)會(huì)就越小，有利于冷頂鍛等性能的提高。細(xì)晶鋼可以承受較大的變形量，具有較大的延伸率、斷面收縮率、較好的塑性以及較高的韌性和強(qiáng)度。因此要求在軋制過(guò)程中，奧氏體化

15、溫度不宜過(guò)高，保溫時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。    (5)軋制工藝參數(shù)的影響。冷鐓鋼組織為鐵素體+珠光體，其控冷關(guān)鍵是使奧氏體分解在適中的溫度下進(jìn)行，并且使分解轉(zhuǎn)變的時(shí)間較長(zhǎng)，以便得到適中的鐵素體晶粒和少量的珠光體，提高冷鐓鋼的強(qiáng)度，并使塑性指標(biāo)不致下降，獲得較好的綜合力學(xué)性能。    通過(guò)實(shí)施低溫軋制(出鋼溫度930950)、合理的吐絲溫度(820840，過(guò)低容易使軋件形成較大溫度梯度，過(guò)高容易使晶粒異常長(zhǎng)大)、較適中的冷卻速度(斯太爾摩冷卻絲入口輥道段速度1315m/min)及集卷溫度，使最終產(chǎn)品性能達(dá)到要求，如圖1所示，符合鐵碳基本組織成分

16、與力學(xué)性能關(guān)系。    圖1鐵碳基體組織成分與力學(xué)性能關(guān)系    提高冷鐓鋼質(zhì)量的主要措施    國(guó)內(nèi)冷鐓鋼生產(chǎn)中最大的問(wèn)題就是如何解決在實(shí)際冷頂鍛加工過(guò)程中鐓頭開裂。針對(duì)冷鐓鋼的技術(shù)要求，結(jié)合影響冷鐓鋼性能的各項(xiàng)因素以及生產(chǎn)實(shí)際，在冷鐓鋼的生產(chǎn)中應(yīng)采取如下措施：    (1)嚴(yán)格按冷鐓鋼的標(biāo)準(zhǔn)控制鋼的化學(xué)成分，優(yōu)化材料組織，提高材料塑性，保證鋼質(zhì)性能的穩(wěn)定，減少夾雜物對(duì)性能的危害，降低鋼中有害元素的含量；    (2)通過(guò)對(duì)冶煉、軋鋼過(guò)程的控制

17、，減少壓下量、軋制道次以及翻鋼次數(shù)，以獲得均勻、細(xì)化晶粒組織，避免生產(chǎn)過(guò)程中皺折及由耳子產(chǎn)生的折疊，提高冷鐓鋼的綜合力學(xué)性能；    (3)選擇適當(dāng)軋輥和變形均勻的孔型系統(tǒng)，保證產(chǎn)品表面光潔，同時(shí)減少成品裂紋，提高生產(chǎn)備件質(zhì)量，保證工藝要求；    (4)嚴(yán)格控制加熱溫度、時(shí)間和爐內(nèi)氣氛，保持正壓操作，減少表面燒損和表面脫碳；    (5)加強(qiáng)鋼坯驗(yàn)收和裝爐前的質(zhì)量檢查，嚴(yán)格控制鋼坯表面質(zhì)量，盡量采用大斷面的鋼坯，增加由坯到材的總變形量。    結(jié)論    我國(guó)冷鐓鋼生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)設(shè)備引進(jìn)和技術(shù)開發(fā)，冷鐓鋼生產(chǎn)規(guī)模和質(zhì)量已取得一定的成果，但對(duì)于