油淬火回转合金弹簧钢丝用线材的现状

油淬火回转合金弹簧钢丝用线材的现状

1种的不能满足丝行业的要求中国是一个主要的钢铁公司，但不是一个强国。他只能在蒸汽（油火）下生产高质量的ot（含渗）钢丝绳。造成这种情况的原因是，国内电线的质量和品种远远不能满足钢丝绳行业的要求。高档油淬火回火气门弹簧钢丝和钢帘线作为金属制品行业的两颗明珠,其质量要求很高,但由于我国合金弹簧钢线材的需求总量不足10万t,且品种规格多,客户较为分散,再加之对装备水平要求很高,技术开发难度大,所以尽管其附加值较高,仍不足以引起有实力的钢厂高度重视,从而导致了国产线材质量存在问题较多且提高缓慢的不良结果。2国内外金属弹簧钢线的差距2.1车-车-钢-液弹响应物及原材料国外生产超纯净气门弹簧钢线材和高纯净悬架弹簧钢线材的厂商,主要是日本神户制钢、新日铁及德国撒斯特和韩国浦项等,其中以日本的产量占主导地位。日本超纯净优质气门弹簧钢和高纯净悬架弹簧钢之所以研制进展较快,除了冶金水平较高、经济基础雄厚之外,和其具有良好的研究机制是分不开的。迄今为止,已经产业化的气门弹簧钢主要有SWOSC-V,SWOSC-VH,SWOSC-VHV,SWOSC-VHS和SWOSC-VHR等,其化学成分见表1;悬架弹簧钢主要有SUP7,SAE9254,SRS60,UHS1900,UHS1900M和UHS2000等,其化学成分见表2。这些钢种的共同特点是在不影响弹簧疲劳寿命的前提下,提高了弹簧的设计应力,如图1、图2所示。我国汽车工业起步较晚,国产气门弹簧钢和悬架弹簧钢仍处于仿制阶段,能生产用于油淬火回火合金弹簧钢丝的线材厂商主要有宝钢、沙钢、武钢、鞍钢、南钢、杭钢、马钢、天钢、邢钢、湘钢和鄂钢,品种有60Si2MnA,55SiCrA,50CrVA和60Si2CrVA,其中60Si2MnA和55SiCrA产量最大。所有品种只能用于生产中低档油淬火回火弹簧钢丝,相当于日本20世纪80年代的水平。60Si2MnA用于制造低档轿车的螺旋悬架簧和离合器簧等,55SiCrA除了能生产中低档气门簧之外,还可以生产中低档轿车的螺旋悬架簧和离合器簧等。2.2生产工艺国内外合金弹簧钢生产工艺流程如图3、图4所示。2.3超纯化材料制作的试验研究超纯净度合金弹簧钢中夹杂物的大小、数量和分布等控制十分严格,必须呈细小、弥散状态分布。除了允许适量无害的5μm以下和少量5～15μm夹杂物存在之外,不允许出现15μm以上的较大颗粒。有两种冶炼方法可以达到这一要求:一是超低氧加超低氮化钛生产工艺;二是夹杂物变性生产工艺,即将钢中氧质量分数控制在11×10-6～25×10-6,采用特殊合成渣,使铝生成的夹杂物由高熔点的Al2O3,CaO-Al2O3和MgO-Al2O3转变为低熔点易变形的CaO-Al2O3-SiO2-MgO复合物。钢厂主要采用后一种冶炼方法,再辅以选用铝含量很低的铁水或废钢以及改变钢包耐火材料的成分等措施,生产超纯净合金弹簧钢。由图3和图4可知,从炼钢装备水平来看,国内外钢厂相当,关键的问题是国内钢厂起步较晚,尚未完全掌握夹杂物变性生产工艺,其成品夹杂物控制水平忽高忽低。此外,从社会上回收的废钢,在生产合金弹簧钢时,其有害成分也不易控制。基于这2个原因,国产合金弹簧钢的纯净度控制水平参差不齐,大钢厂要好一些,但其稳定性和国外先进水平相比仍相差甚远,更不用说研发实力较弱的小钢厂了。国内某钢厂生产的∅5.5mm55SiCrA热轧线材,经制品厂加工成∅3.6mm油淬火回火气门弹簧钢丝,再由弹簧厂制成气门弹簧,在疲劳试验时因钢中存在大颗粒夹杂物引起该弹簧出现早期疲劳断裂,其断口形貌如图5所示。2.4连铸工艺技术受装备水平所限,国内钢厂在铸造时一般采用截面160mm×160mm或150mm×150mm小方坯连铸或模铸,而国外钢厂则采用300mm×400mm以上的大方坯连铸,并在拉坯过程中增加了热火焰清理工序,以减少连铸坯的表面缺陷,小方坯连铸生产工艺的优点是节能,如果采用短流程技术则更节能,但对表面质量要求很高的弹簧钢线材来说是不合适的,偏析问题难以有效解决。由于模铸工艺落后,其头、尾料的偏析严重,为了彻底解决偏析问题,宝钢引进了320mm×425mm大方坯连铸装备,正处于试生产阶段。国内某钢厂采用模铸法生产的∅8.0mm60Si2MnA和∅10.5mm55SiCrA热轧线材,在制品厂拉拔时出现了断裂,经研究是由于弹簧钢线材心部存在严重的成分偏析,造成组织偏析引起的,如图6、图7所示。2.5弹响钢材料不进为了提高弹簧钢线材的表面质量,国内钢厂一般在轧制线材前对坯料进行全扒皮,部分钢厂因采用短流程技术或无扒皮设备,生产弹簧钢线材时表面质量无法得到有效保证。如某钢厂生产的∅6.5mm55SiCrA热轧线材,经制品厂加工成∅4.0mm油淬火回火气门弹簧钢丝,再由弹簧厂制成气门弹簧,在疲劳试验中因材料表面存在0.24mm深的裂纹引起弹簧出现早期疲劳断裂,其断口形貌如图8所示。2.6表面碳层深度低,易脱碳层深度低,可减少脱碳层深度因加热炉的装备水平、研发能力以及管理上的原因,国内钢厂生产的弹簧钢线材表层全脱碳难以完全避免,有时还很严重,高达0.06mm(图9),而日本神户制钢、住友金属和新日铁等公司能够将线材表面的全脱碳稳定地控制在零水平,部分脱碳层深度也不超过线材直径的0.6%。另外,国产线材的索氏体化率忽高忽低,不稳定,有时面缩率不到40%,但尺寸、公差和不圆度等指标水平和国外相当。2.7防水塑料布内包装由于弹簧钢线材的表面质量要求很严,为了防止其在装卸、运输过程中产生划伤、受潮和锈蚀,国外钢厂采用整块防水塑料布内外包装。国内少数钢厂采用条状塑料带缠绕包装,这种包装的缺点是雨水、潮气易从条带之间的缝隙处渗入,引起线材表面锈蚀;大部分钢厂生产的线材出厂时是裸露无包装的,很容易造成线材在装卸和运输过程中产生蹭伤和麻坑等表面缺陷,由表面麻坑引起的弹簧早期疲劳断裂断口如图10所示。3弹簧力学性能油淬火回火合金弹簧钢丝用国产弹簧钢线材除了品种不足以外,整体质量较差,主要表现在以下几方面。(1)钢中非金属夹杂物控制水平较低,纯净度达不到要求,常有厚度大于15μm的硬性非金属夹杂存在,易造成弹簧的早期疲劳断裂。(2)线材心部时常出现严重的化学成分偏析,造成心部存在有害的索氏体和马氏体异常组