采用非調(diào)質(zhì)鋼替代調(diào)質(zhì)鋼來(lái)制造各種重要零部件,可以省略十分耗能耗時(shí)和增加碳排放的調(diào)質(zhì)處理,還具有無(wú)熱處理缺陷、沿截面性能均勻、易切削加工等優(yōu)點(diǎn),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(lái)越廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在,汽車(chē)業(yè)已經(jīng)提出了鍛件全部采用非調(diào)質(zhì)鋼來(lái)替代調(diào)質(zhì)鋼的目標(biāo),但汽車(chē)調(diào)質(zhì)鋼鍛件是否完全會(huì)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(qiáng)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(qiáng)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(diǎn)限制了其應(yīng)用范圍。此外,鐵素體+珠光體組織的抗拉強(qiáng)度最高為1000 MPa級(jí),難以突破這個(gè)水平,并且韌性偏低,不能很好滿足汽車(chē)輕量化對(duì)鋼材強(qiáng)韌性的更高要求,因而開(kāi)發(fā)強(qiáng)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(guó)內(nèi)在汽車(chē)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(qiáng)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(shí)添加適量微合金化元素V來(lái)改善鋼的強(qiáng)韌性。應(yīng)用結(jié)果表明,該鋼具有良好的強(qiáng)韌性配合,同時(shí)具有優(yōu)異的疲勞性能,各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到載重汽車(chē)的設(shè)計(jì)要求,與日本進(jìn)口的同類(lèi)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(chē)前軸的疲勞壽命最高。這種新型非調(diào)質(zhì)鋼,可用來(lái)替代傳統(tǒng)的Cr及Cr-Mo型調(diào)質(zhì)鋼,制造汽車(chē)前軸等對(duì)強(qiáng)度和韌性要求高的零件。采用該鋼種生產(chǎn)載重汽車(chē)前軸目前已定型批量應(yīng)用。
二、高強(qiáng)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(chē)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(kāi)發(fā)出一種大桿徑軸類(lèi)用、適應(yīng)表面感應(yīng)淬火的高強(qiáng)度中碳非調(diào)質(zhì)鋼FAS2340 (M a-Cr- V- B系)。該鋼的各項(xiàng)性能指標(biāo)與日本生產(chǎn)的同級(jí)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(guò)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(chē)汽車(chē)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(lái)生產(chǎn)連桿,普遍采用高碳鋼C70S6,但該材料屈強(qiáng)比偏低,疲勞性能比相同強(qiáng)度水平的調(diào)質(zhì)鋼低;切削加工性能較差。通過(guò)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(kāi)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(qiáng)度水平和屈強(qiáng)比,同時(shí)具有遠(yuǎn)高于C70S6鋼的高周疲勞性能。模擬脹斷試驗(yàn)結(jié)果表明,新開(kāi)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(duì)疲勞性能要求較高的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿。