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雖然降低鋼中氧及夾雜物含量是獲得純凈鋼的一種途徑,但是要想得到零夾雜的彈簧鋼比較困難,為此有研究者提出了氧化物冶金技術(shù),這是一種有效的晶粒細化的方法,是實現(xiàn)鋼鐵材料強度與韌性成倍提高的有效方法。它利用鋼中細小彌散的高熔點非金屬夾雜物,主要是氧化物、硫化物以及氮化物,作為晶內(nèi)鐵素體的形核核心,從而起到細化晶粒的作用。國內(nèi)外已經(jīng)對Ti、Zr氧化物體系做了系統(tǒng)的研究,認為含鈦氧化物是理想的。在奧氏體晶粒內(nèi)鈦的氧化物質(zhì)點成為針狀鐵素體有效形核地點,促進晶內(nèi)鐵素體形成。但是,由于鋼種成分的限制,鈦氧化物冶金的推廣受到了限制。近幾年開始對稀土元素進行研究,可以利用稀土元素的強脫氧脫硫能力及產(chǎn)物熔點高的特點來研究稀土氧化物對鋼材性能的影響。



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汽車行業(yè)對懸簧強度的要求越來越高,設(shè)計應(yīng)力提高到1100-1200MPa,為此日本開發(fā)出添加合金來提高強度和提高耐腐蝕疲勞強度的鋼材。中國彈簧鋼無法滿足乘用車懸架簧用鋼性能需求,強度1200MPa及以上懸架彈簧產(chǎn)品用彈簧鋼全部依賴進口。然而,近年來,為規(guī)避資源風險、降低成本和實現(xiàn)原材料的全球化供給,強烈要求使用標準鋼(SAE9254)維持高強度,而且強烈要求提高鋼的韌性,因此越來越多地采用噴丸硬化處理取代處理費用高的表面硬化熱處理。噴丸硬化處理將壓縮殘余應(yīng)力作用于表面,可提高抗疲勞強度,減小表面缺陷的影響程度,因此近年來將它視為表面處理不可或缺的技術(shù)。隨著表面強化技術(shù)的發(fā)展,懸簧的設(shè)計應(yīng)力也達到了1200MPa級。預(yù)計今后對高強度懸簧用鋼的強度、韌性和耐腐蝕性及耐用性的要求將越來越高。未來,隨著汽車輕量化,發(fā)展高強度、優(yōu)良抗彈減性能和抗疲勞性能的汽車懸架用彈簧鋼是提高中國高端裝備零部件自主配套能力、有效替代進口的必然趨勢。



與日本、德國、美國生產(chǎn)的齒輪鋼相比,中國齒輪鋼存在的差距主要是:鋼的牌號未形成系列化,產(chǎn)品標準落后;鋼的淬透性帶較寬,國外鋼的淬透性帶已經(jīng)達到4HRC,而中國在6-8HRC左右,并且不夠穩(wěn)定;鋼的純凈度較低,從日本、德國、奧地利等國進口的齒輪鋼,其氧含量波動在(7-18)×10-6,中國在(15-25)×10-6左右,并且非金屬夾雜物彌散程度不夠,分布不均,大顆粒夾雜物較多;晶粒度要求不同,中國齒輪鋼晶粒度級別一般要求5-8級,而日本特別強調(diào)滲碳齒輪鋼的晶粒度應(yīng)不粗于6級;日本開發(fā)了低硅抗晶界氧化滲碳鋼系列,可使晶界氧化層降低到≤5μm,而SCM420H等Cr-Mo鋼為15-20μm;平均使用壽命短,單位產(chǎn)品能耗大,勞動生產(chǎn)率低。此外,在軋制過程中如何保證疏松等低倍缺陷在很小且芯部范圍內(nèi),也是中國未曾研究的領(lǐng)域,因為低倍組織缺陷會對零件后續(xù)加工以及熱處理變形帶來很多不利影響。

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