非调质钢盘条基本性能
面对钢铁工业的现状,以钢材为主要原料的紧固件工业必须考虑到在资源、能源、环境保护等方面将面临的难以承受的压力。怎样以“循环经济”为战略思想,深入贯彻落实科学发展观,对紧固件用钢改进、开发、发展是钢铁工业和紧固件行业科技工作者数十年来不懈努力的重大课题。
在新的紧固件用钢的研制方面有以下几个要求必需注意满足:
a .不以牺牲高韧性和其他优良的综合机械性能为前提,进一步高强度化。
b.提高紧固件的可靠性,实现长寿命化。
c.新的紧固件材料的设计要适应行业的特点和产品制造技术的特点,能够实现降低成本,节约资源能源。
d.在钢材原材料和紧固件产品的制造过程中,注意减少三废产生、二氧化碳的排放,减少对环境的污染。
从20世纪70年代末起,世界各国为了节约能源、降低制造成本相继开发出一系列不需要调质热处理的结构钢,在这些碳素结构钢或低合金钢中加入微合金化元素(主要是V、Nb、Ti),使之在轧制(或锻造)状态就具备了良好的综合机械性能。使用这种材料可以减少传统的淬火、回火过程。现在这类钢种被称为微合金非调质钢。按照它的使用条件来细分,又可以分为四种基本类型,即热加工型非调钢(F型)、易切削加工型非调钢(YF)、冷作硬化型非调钢(LF)、高强度高韧性型非调钢(GF)。
采用冷作硬化型非调质钢制造紧固件是冶金技术与紧固件制造技术密切结合的过程,它有以下主要特点:在母材的质量分数组成中含有较高含量的硅锰和微合金元素。采用先进的低温控制轧制控制冷却技术(在轧制过程中实现形变诱导铁素体相变)获得细晶组织的热轧线材。按设定的冷拔减面率拉拔后,达到相应等级工艺料直接通过冷镦成型加工成紧固件。完成成型后的紧固件不再需要经过传统的淬火并回火的调质过程,或只需进行(200~510℃)稳定化时效处理,经过处理不但消除材料由冷拔、冷镦形成的组织错位而且强度还能上升0~50MPa。经过稳定化处理后的紧固件成品能全面达到GB/T 3098.22紧固件机械性能标准(螺栓、螺钉和螺柱)中的各项指标。尤其是保证载荷后永久伸长量数值相当稳定。
目前这类低碳微合金以铁素体+珠光体或贝氏体为主要组织的非调质钢用于制造8.8级~10.9级的外螺纹紧固件。尤其在制造细长杆螺栓、螺柱、U型螺丝和螺杆,因为不需调质热处理,避免弯曲变形更显优势。在节约能源、保护环境、降低成本方面有显著效果。因此在国内外推广应用较为普遍。
日本新日铁公司生产的品种牌号为NHF55、NHF60和NHF85;日本大同特殊钢公司生产的品种牌号为MC7和MC8。
近年来,我国钢铁生产和超常速度的科研开发,在这方面也取得了成果,有良好冷加工性的非调钢材料研制成功,并获得了工业化批量生产应用。
应特别指出马鞍山钢铁股份有限公司三钢轧新高线,通过技术改造不但拥有了世界上最先进的高速轧机生产线,而且依靠自己的力量拥有了自主的知识产权,开发出了生产8.8~10.9级螺栓的非调钢。它拥有世界首创的单线多通道柔性切换系统(马钢与SMS公司共有专利)真正实现了线材750 ℃低温轧制;采用闭路控轧控温技术,在线按程序设定自动控制精轧机组前、精轧机组与减径定径机组之间、减径定径机组之后的所有水箱的温度闭环控制(十分有利轧钢过程中的形变诱导铁素体相变、配合控制冷却使线材的组织晶粒度达到12级)。马钢开发的低碳微合金非调质钢牌号为MFT8、MFT9、MFT10。经过四年多的生产使用,制成的8.8级~10.9级的外螺纹紧固件的机械性能指标能达到国家标准(等同采用国际标准ISO 898-1)的要求。