大力推廣非調質鋼應用

1. 非調質鋼的優(yōu)點

汽車零件大量采用碳素結構鋼及合金結構鋼，為使零件具有良好的綜合力學性能，一般都要通過熱鍛后重新加熱，經(jīng)過調質熱處理（淬火并高溫回火）， 20世紀70年代，為了節(jié)約能源，降低制造成本，各國相繼開發(fā)出一系列不需要調質熱處理的機械結構鋼，即非調質機械結構鋼，在歐美叫作“微合金化中碳鋼”。

非調質機械結構鋼是在碳素結構鋼或合金結構鋼中加入極微量的 V 或 Ti、Nb、N等特殊元素進行“微合金化”（Micro-alloyed), 這些元素在鍛造冷卻過程中，以碳化物、氮化物形態(tài)析出阻止晶粒粗大，在連續(xù)冷卻析出強化作用中，強化效果最顯著的是V的碳化物、氮化物，即V(C、N, 微量元素在鋼中起析出強化和細化晶粒作用。用這種鋼制成的零件，鍛造后控制冷卻，即可達到要求的力學性能，零件可直接使用。這樣可省去鍛造以后的整個淬火、回火熱處理工序，不僅節(jié)約大量能源，而且簡化了工序，使生產(chǎn)成本降低，還避免了鍛件在熱處理過程中產(chǎn)生變形。差別，切削性能又好，具有很好的技術經(jīng)濟效應和社會效應。所以國外非調質鋼種類不斷發(fā)品碳和淬火裂紋所造成的廢品，又減少熱處理過程造成的污染，而且零件心部與表面硬度幾平泌。應用領域不斷擴大，發(fā)展迅速，符合綠色鍛造理念，我國今后必將大量采用。＂GB/T15712-1995非調質機械結構鋼”標準，并定于1996年3月1日開始實施，該標準規(guī)定了為了推動這一新型鋼種的廣泛應用，中國國家技術監(jiān)督局于1995年10月10日發(fā)布這種鋼的名稱為非調質機械結構鋼。并于2008年進行修改，即GB/T 15712-2008非調質機結構鋼，2008-05-13發(fā)布，2008-11-01實施。

2. 非調質鋼的種類為了降低綜合能耗，提高鍛件組織性能，非調質鋼種類不斷發(fā)展，已由微合金非調質鋼發(fā)展到鐵素體細晶粒、鐵素體一珠光體型韌性非調質鋼，以及高強度、高韌性貝氏體或馬氏體型非調質鋼，例如貝氏體高韌性微合金非調質鋼和低碳馬氏體組織的高強度高韌性微合金非調質鋼，非調質鋼具有很多優(yōu)點，使用范圍也已從機械結構鋼擴展到其他領域，發(fā)展前景寬廣。

3. 汽車零件已大量采用非調質鋼非調質鋼不僅用于發(fā)動機曲軸、連桿，而且已經(jīng)用于汽車底盤前軸、半軸、轉向節(jié)等，國外約30%以上的汽車鍛件已采用非調質鋼，例如日本連桿、曲軸90%采用非調質鋼，并正在不斷擴大使用范圍。國內東風、一汽、南汽和上海愛知鍛造有限公司已有多種零件采用非調質鋼，例如曲軸、連桿、滑動叉、輪轂、半軸、前軸等，其中曲軸采用48MV非調質鋼，3t載重車前軸采用貝氏體非調質鋼12Mn2VB, 并已建立多條鍛造一控溫冷卻生產(chǎn)線。但是由于各種各樣的原因，國內非調質鋼的發(fā)展較緩慢，非調質鋼的推廣應用需要企業(yè)產(chǎn)品設計師、材料工程師和工藝工程師三者結合，密切合作，齊心協(xié)力，協(xié)同工作才能獲得快速發(fā)展，如果國家能制定相關政策推廣非調質鋼應用，定將獲得更快發(fā)展。

大量采用鍛件的鍛后余熱熱處理

1. 汽車鍛件各種熱處理的能耗汽車零件大量采用低合金結構鋼，其鍛件最常用的熱處理工藝為調質、正火、等溫正火。（1)調質能：采用連續(xù)式電阻淬火爐，淬火溫度840℃~860℃, 每千克鍛件耗電約為

0. 6kW·h, 采用連續(xù)式電阻回火爐，高溫回火每千克鍛件耗電約為0. 4kW·h.

（2)正火能耗：采用連續(xù)式電阻正火爐，正火溫度930℃~960℃, 每千克鍛件耗電約為

0. 5kW·h.20（3)等溫正火能耗：采用連續(xù)式電阻等溫正火爐，加熱溫度為920℃~950℃, 保溫到完全奧氏體化，快速冷卻，采用連續(xù)式電阻等溫爐，等溫溫度630℃~650℃, 每千克鍛件能耗約為0. 8kW·h.

2產(chǎn)方式?jīng)Q定，其中連續(xù)鑄鏈電阻爐和連續(xù)網(wǎng)帶電阻爐能耗損失小，而臺車式電阻爐能耗損失大。以上數(shù)據(jù)是統(tǒng)計全年的平均值，但是，鍛件熱處理能耗大小由爐型、裝載方式、鋼種和生產(chǎn)方式?jīng)Q定，其中連續(xù)鑄鏈電阻爐和連續(xù)網(wǎng)帶電阻爐能耗損失小，而臺車式電阻爐能耗損失大。

2. 鍛件的鍛后余熱處理通過控制鍛件的鍛后冷卻，防止形成粗大的鐵素體和珠光體以及析出網(wǎng)狀碳化物，使其且接獲得相當于鍛后再次加熱進行的常規(guī)淬火、正火和等溫正火所得到的組織、性能。這樣常規(guī)推廣。淬火、正火和等溫正火的加熱均可取消；也可利用鍛件部分余熱處理，節(jié)省大量能耗，應大

鍛件的鍛后余熱熱處理在歐、美、日已大量采用，國內也已陸續(xù)使用。

1)CrMo滲碳綱齒輪采用鍛后余熱等溫正火德國大眾汽車公司建成48m長的鍛造一余熱等溫正火一拋丸清理全部工藝過程的齒輪鍛造生產(chǎn)線。余熱等溫正火爐采用近30m的多層鏈板式加熱爐，生產(chǎn)能力達到6t/h鍛件。國內某企業(yè)22CrMo變速箱齒輪采用余熱等溫正火。－德國大眾汽車公司建成48m長的鍛造一余熱等溫正火一拋丸清理全部工藝過程的齒輪鍛造生產(chǎn)線。余熱等溫正火爐采用近30m的多層鏈板式加熱爐，生產(chǎn)能力達到6t/h鍛件。國內某企業(yè)22CrMo變速箱齒輪采用余熱等溫正火。

2)連桿余熱淬火工藝某鍛造公司載貨車連桿，原材料 40MnBH, 鍛件質量2. 8kg, 坯料加熱溫度1200℃~1250℃,＄460自動輥鍛機四道制坯，25MN機械壓力機壓擠、預鍛、終鍛，2. 5MN機械壓力機切邊、沖孔、校正，校正后直接滑入淬火油槽（N32機械油）， 鍛件進入油槽時的溫度大于800℃, 油溫40℃~80℃, 時間3min, 硬度 HB375~HB555, 然后在鏈板式連續(xù)電阻爐內回火。離定際某鍛造公司載貨車連桿，原材料 40MnBH, 鍛件質量2. 8kg, 坯料加熱溫度1200℃~1250℃,＄460自動輥鍛機四道制坯，25MN機械壓力機壓擠、預鍛、終鍛，2. 5MN機械壓力機切邊、沖孔、校正，校正后直接滑入淬火油槽（N32機械油）， 鍛件進入油槽時的溫度大于800℃, 油溫40℃~80℃, 時間3min, 硬度 HB375~HB555, 然后在鏈板式連續(xù)電阻爐內回火?？桶矄T

3)齒輪的余熱正火

某鍛造公司 20CrMnTiH 齒輪鍛造后，利用余熱900℃~920℃在連續(xù)式控溫爐（附有保溫材料的鋼板箱）內冷卻，獲得鐵素體與珠光體的混合組織，硬度HB156~HB162, 切削性能好，而且經(jīng)滲碳熱處理，符合技術要求。

國內已有多家鍛造企業(yè)建立連桿、曲軸鍛造一余熱淬火生產(chǎn)線，轉向節(jié)臂鍛造一余熱淬火生產(chǎn)線和齒輪鍛造一余熱等溫正火生產(chǎn)線，既節(jié)能降成本，又提高鍛件質量（減少變形、脫碳）和環(huán)保。