低碳铌微合金化冷镦钢的开发及优势

低碳铌微合金化冷镦钢的开发及优势

        全球大约80%的铌用来生产微合金化钢，其中近90%铌微合金化钢是热轧扁平材。几十年来，尽管铌作为扁平钢材中的选微合金化元素被广泛采用，但它在工程用钢中的使用相当有限。不过，用户和零部件制造商对扁平材中成熟的铌应用技术帮助实现工程零部件性能的改善表现出越来越浓的兴趣。例如，铌在汽车用紧固件、弹簧和表面硬化零件等热处理钢中得到应用，且它们的强度在过去20年明显增加。在长材中，冷镦用棒线材是微合金化应用早的品种。

 

　　冷镦是一种用来生产汽车、建筑、航空、铁道、采矿和电力行业用紧固件、螺栓、小型曲轴、转向杆等各种零件的工艺。冷镦是指对棒线材坯料进行冷加工，在坯料一端施加冲击压应力以形成端头的过程。在成型过程中没有外部热源加热。冷镦时变形速度高，应变速率超过100s-1。

　　即使在调质处理后获得的回火马氏体组织提供了钢材所需的高强度要求，但存在组织不均匀、淬火开裂、扭曲以及在镀层等表面处理过程中由于氢侵入导致静载条件下延迟断裂等问题。

　　
使用传统冷镦钢的零件加工过程由几个工序组成。

　　先对热轧中碳棒线材进行球化退火处理，使钢软化，从而能够进行拉拔和冷镦等冷成型工序，之后进行调质（淬回火）处理，获得零件所需的力学性能，随后根据需要进行表面处理，见图1。通常，这类调质钢含0.20%-0.40%C，其中，碳保证钢的硬度，合金元素提供高的淬透性。冷镦用AISI钢种有10XX、10BXX、13XX、15XX、40XX、41XX、51XX和86XX，其中XX是指钢种的碳含量。

 

　　降低能耗成本和改善零件使用性能的要求，导致低碳、铌硼复合微合金化钢种的开发。

　    球化退火热处理的目的是使组织中片层石墨结构球化，从而改善钢的塑性，减少工具磨损和失效。不过，传统冷镦工艺存在两大缺陷：

　　球化和调质过程耗能高、花费时间长。而且，根据零件的断面尺寸不同，钢中可能要加入合金元素来提高其淬透性。这些材料和工艺成本造成零件终成本高，使得加工成本高、耗时长。
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