汽车用易切削钢的开发.pdf

20 01年6月 中国冶金第3期 总第5 2期 汽车用易切削钢的开发 陈洪星周平陈爱洁吕洪亮李丰常 莱芜钢铁集团有 限公司技 术 中心 莱芜 27 1104 摘要 简要介绍了汽车用易切削钢4 5M nS2 5 的化学成分 力学性能及生产该钢种的工艺流程 对该钢种 的冶 炼工艺及轧制工艺进行了总结 关键词 汽车用钢 易切削钢开发 1 前言 随着我 国汽车工业的快速发展 汽车用 易切削钢 的需求量 越来越大 易切削钢在 汽车整 车 的使用 量上 约占整车重量 的2 1 仅次于碳钢 占5 8 合 金钢 占3 7 占汽车用 钢铁材料的第三位 目前 我 国汽车用易 切削钢 的年需 用 量为1 0万 t 左右 不 包括农机行业 和拖拉机等农用 机 械 用钢 但与白本 的年用量10 0万 t 相比差 距很大 可 见我国易切削钢 的发展潜力是很 大 的 易 切削钢主 要 用于制造汽车的零部件 如 曲轴 连杆 支杆转向条行走部分的零部件 垫 圈 凸缘 齿 轮制动器 扭距扳 手 轴 齿条 火花塞等 莱芜钢铁集团有限公司经过市场调研 决定开 发 生 产汽车用易切削钢 首先开发试制了硫系 易切削钢 4 5M n s 2 5 取得了成 功 下 面对4 5M n S 2 5的开 发作一 下介绍 2 45MnS2 5 易切削钢的技术条件 4 5M nS 2 5易切 削钢 主要用 于制造连杆 轴类 等 连杆 轴类在工作 中处于高速 高载荷和交变应力之 下 要求材料具有耐疲劳 抗冲击 高强度 组 织均匀 晶粒细小 并易于在生产线 上加工等特点 2 1 4 5MnS2 5 易切削钢 的化 学成 分 和力学性能 45MnS 25 易 切削钢 的 化学成分范 围 见 表 1 4 5M n S 2 5 易切 削钢 的力学 性能要 求 见表 2 从表 1中可见 4 5M n s 2 5易 切 削 钢 的 化 学成分 与G B873 1 一8 8 中的 钢种Y4 0M n 的化 学成分相近 只是碳含 量稍 高 表 1 4 5Mn S2 5易切削钢的化学成分 牌号 51 M n PS 0 420 1 51 2 00 20 45MnS 2 5 0 0 7 0 5 00 3 51 550 30 表24 5M nS25 易切削钢的力学性能 钢号 45MnS 25 MPa 62 5 一765 业 些 1 8 毛2 2 9 为了提高该钢种的切削性 能 最大限度地提高效 率 该钢种 的硬度 不宜过高 布氏硬 度应控制在不大 于229 其他事项应符合 GB69 9 一 8 8 中有关规定 2 245MnS2 5 易切 削钢 的低倍 组织 一般疏松 中 心 疏 松 偏 析均 镇 3 0级 按 GB197 9 一 80 评级 试样 切 取 部位相当于钢锭的头 部 3 4 5M n S 2 5 易切削钢的工艺流程 莱 钢生 产4 5M nS2 5 易切 削钢 的工艺 流程 原料 废 钢 一1 5 t 电 弧炉 冶炼 钢 包底 吹氢精 炼 模注 68 5kg 钢锭 钢锭精整 检验一钢锭加热 协6 50 x l 笋550 x Z 轧机 机组 轧制 12 0mm方坯 一方坯精整 检验 方坯加热 笋40 0 X Z 协30 0X 5 轧机机 组轧制成价4 8圆钢 产品精整 人库 4 4 5M n S 2 5 易切削钢的生产工艺 4 1 冶炼工 艺 为了提高该钢种 的切削性能 适 当提高了该钢种 的硫含 量 硫含 量为 0 2 0 一 0 3 0 莱 钢特 钢厂一 第3期 陈洪星等 汽车用易切削钢的开发 炼车间 15 t 电炉 的出钢 方 式 为钢 渣 混 出 极 易脱硫 若选择在炉中增硫 因为硫的熔点较低 极易熔化 硫 的收得率低且不稳定 因此增硫的方法采用 出钢后 向 钢包中加硫铁或喂人硫线 硫 是 极 易引起热脆的元 素 通过增加钢 中的 锰 含 量来减轻该钢 种 的热脆倾 向 该钢种 的锰硫比达 到6 1 出钢后 全程 钢包底吹 氢均匀钢水 成分 通 过采 取这 些措施 提高了硫的收得 率 其收得率可达6 5 一7 0 并且 硫 含 量 均匀稳 走 达到了技术要求 该钢 种 在 浇注过 程 中应严格控 制出 钢 温 度 为 16 30 一1650 控制浇 注温度 镇1 580 严格控制 注温注速 注速 应保持平稳 调 速不应 过急 防止钢锭 产生横裂 钢 中气体含 量直 接影 响到 产 品性 能及表 面质量 为减少气体含量 对合金及 耐火材料等原材料应进 行 烘烤 对该钢中的残余元素应加强控制 尤其是铜含 量 不应过高 4 2 轧制工艺 该钢种由于含 有较高的硫 Fe FeS 共 晶 的熔化 温度为98 9 当钢在二次加热过程 中 富集于奥氏 体晶界 的 Fe 十 Fe S 共晶首先熔化 造成 热加工 时钢 坯及钢 材开 裂 因此应重 点控制高温段的加热温度与 加热时间 刚开始试轧制时 由于加热工 艺不当 造成 头部开 裂的钢材较 多 头 部 开 裂最长 的达 0 5m 个 别钢坯 甚至出现缠 辊现象 调整轧制工 艺后头 部开裂 现象大为减少 只 是偶尔有几支钢 材 头部有 开 裂 现 象 对该钢种来说 开 坯加热 温度应控制在11 8 0一 1220 轧材加热温度控制在1 1 10 一 1150 比较 合适 轧制时应关闭 所有冷却水管 调 整好导卫输送辊 道 以防止 因碰撞而 产生的裂 纹 严格 控制终 轧 温 度 保证轧 材 组织 为 均 匀 细 小 的 铁素体加珠光体组 织 钢 材进人 冷床后 应快速下床进行堆冷 以防止硬 度过高 分和力 学性 能 的检验结果 见表 3和表4 在低倍检 验中 一般疏 松 中心疏 松 偏析均越1 5 级 成 品 钢 材表而质量较好 椭 圆度 0 5 mm 表3钢的化学成分检验结果 51 P S 最大值 最小值 平均值 卫竺 2 4 7 0 92 2 2 5 0 25 0 14 0 2 0 0 045 0 013 0 03 0 0 3 3 5 0 1 36 0 2 40 一口 02 1 4 内 J 0 040 表 4 钢的力学性能检验结果 H B 一2 1 71 7 91 9 2 力学性能 s MPa 么 必 且 4 勺 3最大值 最小值 平均值 76522 6 3 014 73 8 1 9 由于初 次生产该 钢种 锰 元素和硫元素 的分析结 果和标准相比均 有 出格 的炉 次存在 特别是对硫的 收 得率把握不准 导 致硫含量 出格的炉 次较多 但从表 4 中可见各炉钢的性 能均 满足 要求 低倍 高倍检验 结果表 明该钢 的纯净度较高 夹杂 物分布均 匀 产品 综合性能较好 莱钢共试生产 10 炉 约 200 t45MnS 25 易 切削 钢 分别轧 制成笋3 0 笋40 笋4 7 笋5 0 等规 格 的钢 材 经用 户初 步 试用 反 应较好 现 莱钢正在 准备对 硫系 易切削钢进 行批量生 产 以满足 市场的需求 在 硫易切削钢试 制成 功 的基础上 莱钢 又积极筹措试生 产了难 度较大 的含 铅 易切削钢Y 15Pb 经 过全面检 验 莱钢 生产Y15Pb的性能较好 完全满足 GB873 1 一 8 8 的要 求 但在 Pb的成分控制上 还有待进 一 步提 高 可以保证 硫元素 浇注温度应 控