采用非調(diào)質(zhì)鋼替代調(diào)質(zhì)鋼來制造各種重要零部件，可以省略十分耗能耗時和增加碳排放的調(diào)質(zhì)處理，還具有無熱處理缺陷、沿截面性能均勻、易切削加工等優(yōu)點，因而被認(rèn)為是符合節(jié)能減排要求的綠色材料而得到越來越廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在，汽車業(yè)已經(jīng)提出了鍛件全部采用非調(diào)質(zhì)鋼來替代調(diào)質(zhì)鋼的目標(biāo)，但汽車調(diào)質(zhì)鋼鍛件是否完全會被非調(diào)質(zhì)鋼鍛件取代取決于非調(diào)質(zhì)鋼鍛件的性能能否達(dá)到調(diào)質(zhì)鋼的水平，特別是強度、韌性和抗疲勞破壞性。目前，廣泛應(yīng)用的非調(diào)質(zhì)鋼是鐵素體+珠光體型，盡管其強度或硬度達(dá)到了相應(yīng)調(diào)質(zhì)鋼的水平，但是由于鐵素體+珠光體型組織韌性低的弱點限制了其應(yīng)用范圍。此外，鐵素體+珠光體組織的抗拉強度最高為1000 MPa級，難以突破這個水平，并且韌性偏低，不能很好滿足汽車輕量化對鋼材強韌性的更高要求，因而開發(fā)強度與韌性綜合力學(xué)性能更好的非調(diào)質(zhì)鋼是當(dāng)前鋼鐵領(lǐng)域的重要研究課題。國內(nèi)在汽車用非調(diào)質(zhì)鋼方面的研發(fā)工作已經(jīng)獲得了重要進(jìn)展。
一、高強高韌貝氏體型非調(diào)質(zhì)鋼FAS2225(Mn-Cr-V系)
該鋼釆用較高的Mn含量以獲得粒狀貝氏體組織，避免使用 Mo 等貴重金屬，同時添加適量微合金化元素V來改善鋼的強韌性。應(yīng)用結(jié)果表明，該鋼具有良好的強韌性配合，同時具有優(yōu)異的疲勞性能，各項性能指標(biāo)均達(dá)到載重汽車的設(shè)計要求，與日本進(jìn)口的同類非調(diào)質(zhì)鋼性能相當(dāng)；與傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)鋼(45、42CrMo)及非調(diào)質(zhì)鋼(16Mn2VB、32SiMnVTiS)等相比，采用該鋼生產(chǎn)的汽車前軸的疲勞壽命最高。這種新型非調(diào)質(zhì)鋼，可用來替代傳統(tǒng)的Cr及Cr-Mo型調(diào)質(zhì)鋼，制造汽車前軸等對強度和韌性要求高的零件。采用該鋼種生產(chǎn)載重汽車前軸目前已定型批量應(yīng)用。
二、高強度中碳非調(diào)質(zhì)鋼FAS2340(M a-Cr- V- B系)
傳統(tǒng)大桿徑載重商用車半軸采用調(diào)質(zhì)鋼42CrMo等生產(chǎn)。為了降低熱處理成本特別是減少淬火變形，現(xiàn)已開發(fā)出一種大桿徑軸類用、適應(yīng)表面感應(yīng)淬火的高強度中碳非調(diào)質(zhì)鋼FAS2340 (M a-Cr- V- B系)。該鋼的各項性能指標(biāo)與日本生產(chǎn)的同級別材料相當(dāng)，材料疲勞性能接近調(diào)質(zhì)鋼。特別是半軸經(jīng)過表面感應(yīng)淬火處理后，靜扭疲勞壽命較調(diào)質(zhì)鋼42CrMoH提高了 100%以上，可以代替42CrMoH鋼用于制造52~62 mm的大桿徑重載商用車汽車半軸。現(xiàn)己定型批量應(yīng)用。
三、脹斷連桿用中碳非調(diào)質(zhì)鋼ADVANS850FS
目前用脹斷工藝來生產(chǎn)連桿，普遍采用高碳鋼C70S6，但該材料屈強比偏低，疲勞性能比相同強度水平的調(diào)質(zhì)鋼低；切削加工性能較差。通過在中碳鋼中復(fù)合添加B與P元素而適度增加鋼的脆性、降低塑性，開發(fā)出一種新型的綜合性能優(yōu)異的脹斷連桿用中碳非調(diào)質(zhì)鋼ADVANS850FS。該鋼不但具有較高的強度水平和屈強比，同時具有遠(yuǎn)高于C70S6鋼的高周疲勞性能。模擬脹斷試驗結(jié)果表明，新開發(fā)的鋼材脹斷前后的變形量很小，明顯優(yōu)于C70S6，適合采用脹斷工藝制造對疲勞性能要求較高的汽車發(fā)動機(jī)連桿。
