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據(jù)2010年1月中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2009 年中國汽車產(chǎn)銷分別為1379. 10萬輛和1364.48萬輛，同比分別增長48%和46%。汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展加大了對(duì)鋼鐵材料的需求，雖然我國持續(xù)多年為世界第一大產(chǎn)鋼國，但是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及關(guān)鍵部件緊固件用鋼由于強(qiáng)度的限制還是以進(jìn)口產(chǎn)品為主，同時(shí)汽車的高性能化和輕量化的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)汽車緊固件的設(shè)計(jì)應(yīng)力和輕量化提出了更高的要求，緊固件用鋼高強(qiáng)度化則是解決這一要求最有效的途徑。
1、汽車緊固件用鋼的性能要求
汽車緊固件用鋼要求：
具有良好的表面質(zhì)量、高級(jí)別的尺寸精度和低級(jí)別的非金屬夾雜物及偏析;
具有較高的抗拉強(qiáng)度及良好的冷鐓性能;
具有較高的疲勞抗力和多次沖擊拉伸抗力;
具有足夠低的延遲斷裂敏感性和較低的韌-脆性轉(zhuǎn)化溫度。
2、汽車緊固件用鋼的冶煉及軋制特點(diǎn)
2.1、冶煉技術(shù)
采用爐外精煉和具有電磁攬拌的連鑄工藝。主要是將鋼中的C，Si，Mn，Cr，Mo等主要元素成分控制在較小的范圍，并且盡可能降低鋼中P，S，0，N等雜質(zhì)含量，達(dá)到鋼質(zhì)純凈度高、非金屬夾雜物低，偏析級(jí)別低的目的，從而提高鋼的冷鐓性能和改善鋼的表面質(zhì)量。
2.2、軋制技術(shù)
采用具有控制乳制和控制冷卻功能的高速高精度軋制工藝，獲得軋制熱處理線材，并使其具有良好的尺寸精度以及盡可能少的表面缺陷。
3、汽車緊固件用鋼的現(xiàn)狀及發(fā)展方向
3.1、潔凈螺栓鋼
從提高鋼的冷鐓性，改善鋼質(zhì)方面來講，需要盡可能降低鋼中雜質(zhì)元素含量。降低S含量可提高鋼的變形能力，減少鋼中的非金屬夾雜物，改善韌塑性;降低P含量可降低鋼的變形抗力，同時(shí)降低P，S含量還可減少其在晶界的偏聚而減輕晶界脆化，并能改善鋼的耐延遲斷裂性能;降低鋼中的0含量，能有效降低氧化物夾雜，從而改善鋼的冷加工變形能力。
鋼鐵研究總院對(duì)潔凈度高的ML42CrMo鋼的應(yīng)力腐蝕門檻應(yīng)力強(qiáng)度因子KISCC進(jìn)行研究，潔凈度髙的鋼的KISCC較商業(yè)鋼有較大幅度提髙，因此，為保證鋼在高強(qiáng)度化后仍具有較高的綜合性能，高強(qiáng)度螺栓鋼P(yáng)，S含量要進(jìn)一步降低。
3.2、經(jīng)濟(jì)型高強(qiáng)度螺栓鋼
3.2.1、微合金非調(diào)質(zhì)鋼
用微合金非調(diào)質(zhì)鋼制造螺栓，可省略螺栓冷拔前的球化退火和螺栓成形后的淬火回火處理，還可減輕螺紋絲扣的脫碳傾向，提高螺栓成品率，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。
微合金非調(diào)質(zhì)鋼常用的微合金化元素有：TI，Nb，V，B等。在乳制前的加熱過程中應(yīng)保證微合金化元素充分固溶，隨后在控制乳制、冷卻過程中析出彌散微細(xì)的微合金化元素碳氮化物，抑制奧氏體晶粒長大，得到細(xì)小的晶粒，在提高鋼材強(qiáng)度的同時(shí)又能改善韌塑性。值得一提的是B，微量的B可以顯著提高鋼的淬透性，并對(duì)珠光體轉(zhuǎn)變有明顯的推遲作用，結(jié)合低溫軋制，有利于鐵素體含量的增加，從而改善鋼的冷鐓性能。微合金化元素在鋼中的主要作用見表1。
微合金非調(diào)質(zhì)鋼的組織為低碳含錳的鐵素體+ 珠光體型和貝氏體型，由于微合金化元素細(xì)化晶粒的作用以及在鐵素體和珠光體中彌散析出碳、氮化物的強(qiáng)化相，使鋼在軋制后不經(jīng)調(diào)質(zhì)處理即可獲得中碳鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后所達(dá)到的力學(xué)性能。微合金非調(diào)質(zhì)鋼主要用于加工8.8級(jí)高強(qiáng)度螺栓，國內(nèi)外已經(jīng)應(yīng)用的鋼種牌號(hào)有：日本神戶KNCH8S、日本住友金屬SUC80、中國大陸的LF10MnSiTI，LF20Mn2， LF18Mn2V以及馬鋼生產(chǎn)的MFT8。也有少量的10.9級(jí)雙頭螺栓采用微合金非調(diào)質(zhì)鋼制造。而對(duì)于更高強(qiáng)度級(jí)別，如12.9級(jí)的髙強(qiáng)度螺栓，還沒有采用微合金非調(diào)質(zhì)鋼制造的實(shí)例。
通過實(shí)現(xiàn)在兩相區(qū)溫度軋制，冷作強(qiáng)化非調(diào)質(zhì)鋼正在由微合金化為主轉(zhuǎn)向以形變誘導(dǎo)超細(xì)化組織為主的方向發(fā)展，用不添加或少添加微合金元素的鋼生產(chǎn)能用于冷鐓加工髙強(qiáng)度緊固件的線材、棒材，既節(jié)約資源、能源，又保護(hù)環(huán)境，因此，開發(fā)節(jié)能環(huán)保型髙強(qiáng)度緊固件用鋼生產(chǎn)技術(shù)，是近期乃至未來線材、棒材生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展方向。
3.2.2、免退火中碳鋼或中碳合金鋼
普通熱軋態(tài)交貨的鋼材往往需要先進(jìn)行球化退火才能滿足冷繳成形的要求，其目的就是要通過球化退火使鋼材微觀組織中的片狀碳化物呈球狀，從而得到具有低變形抗力和優(yōu)異塑性的材料。而免退火中碳鋼或中碳合金鋼就是使球狀滲碳體在一定條件下直接從過冷奧氏體中穩(wěn)態(tài)析出。研究證明，奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變過程中滲碳體以片狀形態(tài)從母相中析出是一個(gè)亞穩(wěn)態(tài)，理論上潛藏著向熱力學(xué)更為穩(wěn)定的球狀滲碳體自發(fā)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)，為此吳凡等人還對(duì)片狀滲碳體轉(zhuǎn)化為球狀滲碳體所需的激活能進(jìn)行了測定。
穩(wěn)態(tài)的球狀滲碳體不可能從穩(wěn)態(tài)的奧氏體中析出。據(jù)研究，低碳鋼在高應(yīng)變速率、大應(yīng)變下，進(jìn)行稍高于Ar3的形變，可得到2μm以下的超細(xì)鐵素體，從而對(duì)其周圍未轉(zhuǎn)變奧氏體的分解方式產(chǎn)生影響，表現(xiàn)為奧氏體在隨后冷卻或退火過程向退化珠光體加速轉(zhuǎn)變并緩慢粗化。對(duì)于珠光體含量較高的中碳鋼，通過控制軋制實(shí)現(xiàn)奧氏體的非平衡化，再通過隨后的控制冷卻就有可能獲得球狀的滲碳體，而非片狀滲碳體，從而實(shí)現(xiàn)了在線軟化處理。
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