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行业技术|弹簧钢夹杂物的控制

   更新日期:2017-03-26     来源:建材之家    作者:博一建材    浏览:41    评论:0    
核心提示:弹簧钢作为一种重要的基础零件材料,广泛应用于机械、航空、汽车、铁路车辆、轨道扣件、拖拉机等。汽车和铁路两大行业需求的弹簧钢材占到其总量的90%以上。随着近几年汽车轻量化和铁路的不断提速,弹簧钢也在向高性能化方向发展。比如,悬挂弹簧的设计应力不断提高,这对弹簧钢的力学性能、疲劳性能提出了非常严格的要求。弹簧钢的力学性能和疲劳性能与钢中的夹杂物情况密切相关,Al2O3及与其它氧化物组成的大型脆性夹杂或

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博一建材讯:弹簧钢作为一种重要的基础零件材料,广泛应用于机械、航空、汽车、铁路车辆、轨道扣件、拖拉机等。汽车和铁路两大行业需求的弹簧钢材占到其总量的90%以上。随着近几年汽车轻量化和铁路的不断提速,弹簧钢也在向高性能化方向发展。比如,悬挂弹簧的设计应力不断提高,这对弹簧钢的力学性能、疲劳性能提出了非常严格的要求。

弹簧钢的力学性能和疲劳性能与钢中的夹杂物情况密切相关,Al2O3及与其它氧化物组成的大型脆性夹杂或点状不变形夹杂物,是破坏弹簧钢使用性能的主要因素。因此,弹簧钢夹杂物的控制是保证弹簧钢质量的重要环节。

弹簧钢夹杂物的控制,关键是控制好氧含量ω(O)和酸溶铝ω(Al)。

钢中氧含量过高,会使得钢中夹杂物增多,使弹簧钢性能变坏。通过降低氧含量来控制钢中夹杂物的组成、形态和分布是生产高质量弹簧钢生产的质控重点。弹簧钢脱氧有几种方法,一种是用Al脱氧,尽量降低钢中全氧;另一种是不用Al脱氧,而用Si-Fe和Mn-Fe合金或用Si/Mn合金脱氧,控制钢中酸溶铝数值;第三种是用Al预脱氧,用Ba合金终脱氧。先用较少的Al预脱氧,再用Ba合金终脱氧的工艺,可达到钢中氧含量15×10-6~20×10-6,残余Al含量为0.02%~0.03%。用Si-Fe和Mn-Fe合金脱氧工艺可达到钢中氧含量20×10-6~30×10-6,残余Al含量为0.01%~0.02%。这两种方法都可以得到较为理想的ω(Al)及ω(O)数值,前者钢中含氧较低,Al含量较高,后者则相反。如只用Al脱氧工艺,虽然钢中氧含量可降得很低,但钢中的剩余溶解氧会大比例地转化为Al2O3夹杂和铝酸钙,均为高硬度脆性夹杂物。

所谓酸溶铝,是指脱氧处理后还保留在固溶体中的铝。在单纯采用铝或含铝的复合脱氧剂脱氧时,除了产生Al2O3及含有Al2O3的各种夹杂物,还有一部分铝溶入金属母液中,成为酸溶铝。随着温度的下降,这部分溶入金属母液中的铝会与氮结合生成AlN。钢中酸溶铝过高或过低,都会引起夹杂物总量的增加。当ω(Al)小于0.015%时,除氧效果不足,钢中氧化物增加较快。而当ω(Al)大于0.045%时,在连铸浇注过程中钢水发生二次氧化,会生成Al2O3夹杂,而且铸坯凝固时在晶界也会析出AlN,容易导致裂纹。对于高牌号高碳钢种,合金化所用硅铁合金一般含铝,这会使钢中酸溶铝增加,是必须考虑的增铝因素。

工艺过程中严格控制钢中ω(O)和ω(Al)的重要性还在于控制夹杂物的形态及其性质。有资料表明,精炼渣加入一定量MgO,有利于夹杂物的塑性化控制,但需要配合以下条件,在ω(MgO)为15%时,ω(O)应为15×10-6~20×10-6;ω(Al)应为8×10-6~15×10-6。

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