鋼材在塑性加工過程中除了獲得所需的最終形狀和尺寸外赂鲤,同時根據(jù)使用的要求控制其內(nèi)在組織結(jié)構(gòu)的演變以獲得所期望的優(yōu)良性能的工藝過程怪嫌。鋼材的性能主要取決于鋼的內(nèi)在組織結(jié)構(gòu),而組織結(jié)構(gòu)又取決于鋼的化學(xué)成分和生產(chǎn)工藝。根據(jù)用途不同,對鋼材性能的要求也各異,能在加工過程中控制的幾種有代表性的性能是:強(qiáng)韌性能(見強(qiáng)韌性控制),電磁性能,沖壓性能狸膏,拉拔性能,熱強(qiáng)性能和疲勞性能添怔。
一湾戳、拉拔性能的控制
拉拔是壓力加工技術(shù)領(lǐng)域中一種重要的生產(chǎn)方法,用得最多的是將熱軋盤條(線材)拉拔(一般冷拉广料,還有溫拔)成鋼絲(見金屬絲拉拔)砾脑。在鋼的成分和冶煉質(zhì)量已定的條件下,為了改善鋼的拉拔性能性昭,關(guān)鍵是對拉絲原料(盤條)的性能在熱加工生產(chǎn)過程中加以控制拦止。好的拉拔性能表現(xiàn)在線材(分低碳、中碳、高碳以及合金鋼等)的金相組織上汹族,根據(jù)鋼的成分通常要求:晶粒細(xì)小萧求、均勻;珠光體球團(tuán)化和片層薄(≤0.3pm)顶瞒,最好索氏體化(片層間距約0.1gm)夸政;晶間沒有網(wǎng)狀碳化物。這樣的線材拉拔時不易斷裂榴徐,斷面減縮率高守问,中間軟化退火次數(shù)減少。為此坑资,線材軋后成卷時耗帕,在高溫終軋后(約1000℃)快速水冷(如300℃/s),冷到相變區(qū)(如500~700℃)袱贮,然后空冷成卷仿便。如此控制這不僅能改善鋼的顯微組織,而且使卷的中心圈和外圈的溫度均勻攒巍,氧化鐵皮也減少嗽仪,經(jīng)酸洗后表面光滑,這均能提高鋼的拉拔性能柒莉。
中國一些線材廠闻坚,對φ6.5mm的65鋼硬線軋后采用湍流管冷卻器穿水冷卻,由于晶粒度提高1~2級兢孝,截面外層珠光體呈索氏體化窿凤,特別是通條組織均勻,表面氧化鐵皮減少8.5~10kg/t跨蟹,拉拔性能大為提高卷玉,可234由φ6.5mm一次生拉至φ3.2~φ2.46mm,并可節(jié)能和減少生產(chǎn)工序喷市。
二、熱強(qiáng)性能的控制
高溫合金威恼、耐熱鋼等熱強(qiáng)金屬材料是現(xiàn)代航天航空發(fā)動機(jī)以及原子能品姓、石油化工等各方面不可缺少的金屬材料。熱強(qiáng)性能是熱強(qiáng)金屬材料的重要指標(biāo)箫措。它包括高溫蠕變極限腹备、高溫持久極限、高溫疲勞極限以及在高溫下的屈服極限和強(qiáng)度極限等斤蔓。因此要求材料在不同高溫和復(fù)雜受力條件下具有特殊抵抗塑性變形和斷裂的能力(見高溫合金塑性加工)植酥。一般在高溫和應(yīng)力作用下,由于有蠕變現(xiàn)象產(chǎn)生,晶界結(jié)構(gòu)對強(qiáng)度的影響不同于在常溫下友驮,其表現(xiàn)行為是:(1)隨溫度升高漂羊,原子或空位以較大的速度進(jìn)行擴(kuò)散,使晶界變成薄弱地帶卸留;(2)晶粒沿晶界產(chǎn)生粘滯流動走越,隨變形速率的降低,蠕變加速耻瑟。因此在高溫和一定的變形速率時粗晶材料比細(xì)晶材料由于單位體積的晶界面積小旨指,所以容易產(chǎn)生斷裂的機(jī)遇少,因而有更大的高溫強(qiáng)度喳整。但是粗晶材料的塑性低谆构,抗疲勞能力差,又因晶界少框都,夾雜較集中搬素,抗氧化和腐蝕能力相對減弱∷蚕睿總之蔗蹋,根據(jù)具體工作條件和合金成分,應(yīng)使熱強(qiáng)金屬材料在加工過程中獲得適宜的晶粒級別囱淋。熱強(qiáng)金屬有再結(jié)晶溫度高猪杭、再結(jié)晶速度低以及硬化傾向大的特點(diǎn),這些特點(diǎn)決定了軋制時終軋溫度應(yīng)較高(950~1000℃)妥衣,否則皂吮,再結(jié)晶不完善,晶粒大小不均和產(chǎn)生帶狀税手,并導(dǎo)致強(qiáng)化相析出蜂筹,出現(xiàn)明顯的多相組織,熱強(qiáng)性能將惡化芦倒。另外艺挪,軋制時應(yīng)有大的變形程度,避開小的引起個別晶粒長大的臨界變形量以及固溶處理時嚴(yán)禁使用導(dǎo)致部分晶粒開始迅速長大的臨界溫度兵扬。
三麻裳、疲勞性能的控制
疲勞的種類和影響疲勞性能的因素很多。塑性加工過程中通過對組織的控制從而達(dá)到提高鋼材耐疲勞性能的典型鋼種即軸承鋼器钟。滾動軸承鋼用來制造各類滾動軸承套圈和滾動體津坑。軸承工作轉(zhuǎn)動時它們承受很高的交變應(yīng)力,因此除了要求有高的耐磨性和抗壓強(qiáng)度外傲霸,還必須具備高的抗接觸疲勞性能疆瑰。由加工控制軸承鋼疲勞性能表現(xiàn)在鋼的組織結(jié)構(gòu)上眉反,主要是盡可能抑制滲碳體在晶界析出,而使其球化穆役。為此在熱加工過程中寸五,軸承鋼錠一般要求1250℃左右高溫加熱,進(jìn)行長時間擴(kuò)散退火孵睬,以改善碳化物偏析播歼。但對鋼坯加熱溫度不宜過高、時間不宜過長掰读,并控制爐內(nèi)氣氛秘狞,以免嚴(yán)重脫碳。熱軋時變形量宜大蹈集,終軋溫度控制在950℃以上烁试,不宜過低,一則利用完全再結(jié)晶而細(xì)化奧氏體晶粒拢肆,另外避免低溫變形减响,防止網(wǎng)狀碳化物沿晶界析出。軋后必須快冷郭怪,以10℃/s左右的速度冷到550℃左右為止支示。這不僅能抑制網(wǎng)狀碳化物,而且可獲得索氏體組織鄙才,由此可使后部退火工序的球化時間比普通退火時間縮短1/3~1/4颂鸿,并能提高軸承壽命1.5倍以上。
——本文摘自《鋼鐵百科》