钢材新品种开发课件.ppt

1、河北工业大学材料学院 一、钢材内在质量与材料性能的关系一、钢材内在质量与材料性能的关系纯净钢(S、P等杂质含量使塑性、韧性)轴承钢氧含量降低到5-10 ppm,其疲劳寿命可超过SKF名牌产品管线钢S：0.005%0.002%，低温冲击韧性(夏氏)70J150J。F不锈钢，C+N 150ppm,可抗应力腐蚀,并能可焊性P引起冷脆 4340钢 P：0.03%0.003%，CV 10J；En24钢(473K回火)P：0.005%0.016%,K1C：453 339 Kg/mm3/2国际上瑞典国际上瑞典SKFSKF公司的轴承公司的轴承 纯净度纯净度：夹杂物数量，尤其是低膨胀系数的氧化物尤其是低膨胀系数

2、的氧化物。常温体积大于基体较大的镶嵌应力疲劳裂纹萌生 研究表明：O：40SiSiCrCr：中强碳化物形成元素，极易与碳结合形成碳化物：中强碳化物形成元素，极易与碳结合形成碳化物 限制其含量限制其含量2 2、合理控制材料化学成分、合理控制材料化学成分Fig.C=1.8%、Cr=1.6%、Al=2.6%超高碳钢应力应变曲线Patenting Patenting（派敦）处理（派敦）处理:使高碳钢高碳钢获得细珠光体细珠光体(索氏体组织索氏体组织)(铅浴淬火铅浴淬火),再经过深度冷拔深度冷拔,获得高强度高强度钢丝的处理应用范围:绳用钢丝,琴钢丝和某些弹簧钢丝e.g.:F2mm 65钢钢丝,900奥氏体化

3、,520 540 等温索氏体化处理,冷拔成F1mm钢丝,sb:1100 MPa 1800 MPaP P片间距对钢片间距对钢的变形特性有的变形特性有很大影响很大影响3 3、利用、利用FormasterFormaster相变膨胀仪测定钢的相变膨胀仪测定钢的C C曲线，以合理控制材曲线，以合理控制材料的冷却工艺及显微组织料的冷却工艺及显微组织化学成分对钢的化学成分对钢的C C曲线影响很大曲线影响很大以前报道的以前报道的C C曲线可能误差较大曲线可能误差较大4 4、利用热模拟试验机研究材料在不同条件下的变性特性以及具、利用热模拟试验机研究材料在不同条件下的变性特性以及具有不同组织线材的变形特性。有不同

4、组织线材的变形特性。5 5、对于钢帘线用线材应依据测定的、对于钢帘线用线材应依据测定的C C曲线，确定更为合理的冷曲线，确定更为合理的冷却及处理工艺却及处理工艺 P P片间距均匀一致（片间距均匀一致（冷却温度区间窄！冷却温度区间窄！）三、冷作强化非调质钢三、冷作强化非调质钢采用冷作强化非调质钢制作螺纹紧固件的强度可表达为8.88.8级冷作强化非调质钢热轧原料级冷作强化非调质钢热轧原料RmRm：550750MPa 550750MPa 或或620720MPa620720MPa9.89.8级冷作强化非调质钢热轧原树料级冷作强化非调质钢热轧原树料RmRm:630730MPa:630730MPa日本的试

5、验表明日本的试验表明:具有具有F-PF-P组织钢，其抗拉强度的波动比组织钢，其抗拉强度的波动比B B及双相钢的都小及双相钢的都小F-PF-P钢钢满足强度要求满足强度要求F-PF-P非调质钢性能与非调质钢性能与组织关系的表达式组织关系的表达式但要满足冷作强化非调质钢的要求，特别是关于拉拔性能和加工硬化的但要满足冷作强化非调质钢的要求，特别是关于拉拔性能和加工硬化的要求，对其成分还要做进一步选择。要求，对其成分还要做进一步选择。1 1）C C含量的确定：不但要考虑钢的基础强度，还应使钢具有良好的冷加含量的确定：不但要考虑钢的基础强度，还应使钢具有良好的冷加工性能和加工硬化率工性能和加工硬化率钢中钢

6、中C C对基体中对基体中F F和和P P珠光体比例影响很大珠光体比例影响很大 钢的强度和塑性产生影响钢的强度和塑性产生影响C含量含量 P，强度强度 加工硬化率加工硬化率 F，塑性塑性 冷加工性能冷加工性能P量过多，在较大应变量过多，在较大应变情况下，往往会导致情况下，往往会导致微孔或微裂纹的形成微孔或微裂纹的形成为了得到良好的冷拔、冷镦性能，为了得到良好的冷拔、冷镦性能，并具有较高的加工硬化率，以低并具有较高的加工硬化率，以低C含量为宜，一般含量为宜，一般C0.2。2）Mn含量的确定 Mn是非调质钢中常用的合金元素，它具有固溶强化、细晶强化的作用钢的强度，对韧性和塑性损害最小的元素 钢中Mn含

7、量过高相变温度 出现B，损害其韧性Mn含量：含量：1.41.8%3)Si含量的确定：Si具有很强的固溶强化作用，同时加工硬化率 Si含量过高，加工硬化增量过大冷拔时形变抗力加大 Si 0.8 4)Ti、V和Nb含量的确定：细化晶粒 可同时强度和韧性 塑性应变量，有利于冷拔 冷作强化的效果细小的等轴铁素体晶粒是冷作强化非调质钢刻意追求的组织形态微量微量Ti有明显的细化晶粒作有明显的细化晶粒作用，一般在用，一般在0.010.03%8.8、9.8级冷作强化非调质钢的成分与组织 对于螺纹紧固件钢，虽然其性能水平相同，但由于其研制或生产厂家的不同，钢的化学成分会有所差异。为使冷作强化非调质钢具有良好的强

8、、韧性配合，以及良好的冷加工性能，基本上都采取了低C、高Mn及微合金化的成分系列。新日铁大同10.9级冷作强化非调质钢的设计及其成分、组织和性能 基体组织主要为基体组织主要为B B，甚至还含有少量，甚至还含有少量M M。B钢的成分设计应遵循如下的原则：1）空冷条件下，宽的冷速范围内，获得均匀B组织合理选择合金元素2）保证钢具有较高强度的同时，应具有良好的塑性和韧性 对于低碳B组织，不希望得到粗大的上不希望得到粗大的上B B，以粒状，以粒状B B为好为好 3）细化A晶粒细化B的F，钢的韧性。4)具有良好的冷塑性变形性能C 0.15%Mn:1.92.4%B:0.0010.005%B B虽然是获得贝氏体最为经虽然是获得贝氏体最为经济的元素，但是其含量不易济的元素，但是其含量不易控制控制脆性脆性，应慎用！应慎用！Thank you!