光亮钢丝的表面光洁度和公差范围的阐述

 

光亮钢丝的技术参数：特指以水箱拉丝机生产的光亮钢丝。

 

一，表面光洁度

 

表面基本没有拉丝润滑剂的残留，但有少许的残留，以用手擦过能留下少量的黑色油污为标准；

 

1,表面没有黑色油污，用手擦过没有黑色油污残留的钢丝，除采用酸洗工艺生产外，都是因为钢丝在拉拔过程中由于模具损坏或变异而已经破坏了钢丝表面及破坏了钢丝的圆整度，此种钢丝应当为不良品。

 

2,伪光亮钢丝表面已经镶嵌了许多拉丝的润滑剂，外观的光泽来自拉丝过程中的抛光作用，用手擦过有黑色油污残留，最大的害处是将此种钢丝焊接到冷凝器或蒸发器后，在后续的涂装工艺中不能去除，从而不能保证盐雾试验合作，也使产品的使用年限大降低，容易在使用中锈蚀。此种产品不属于光亮钢丝，使用可能会降低产品品质，应当谨慎选择使用。

 

3,根据拉丝工艺的限制，如果钢丝在模具中经过没有润滑，必将破坏钢丝表面，故光亮钢丝表面的少许的黑色润滑剂残留属于工艺残留。如果没有残留反而可以证明钢丝表面已经破坏。以光亮钢丝表面不能有一点点油污为判断光亮钢丝表面好坏的方法，是没有任何科学依据的，也是非常盲目和欠缺科学经验的，当然酸洗工艺的光亮钢丝除外。

 

４,在实际的生产中，个人建议将以水箱拉机正常开机生产出来的卷钢丝的光泽度和表面光洁度为判断标准，着实比较合适。

 

 

 

二，公差范围：根据国家标准光亮钢丝的公差范围应当是±0.03mm。

 

１，根据实际生产管理中得到的经验，用国家标准来取钢丝的公差范围是非常科学的。不但能够确立一个工业生产的标准，而且实际使用中也是非常经济，能够提高生产钢丝的性价比，并且不会影响到冷凝器和蒸发器的焊接效果及升高脱焊率。

 

2,在近几年中，实际使用钢丝的冷凝器和蒸发器工厂都为了保证产品的成品率，降低焊接中的脱焊率，将公差范围限制到±0.02mm或者更小,根据实际生产调查，此举只是在生产中排除了由钢丝引起的脱焊可能，并非能够实质地在原来的基础上降低脱焊率。

 

钢丝同邦迪管的焊接的牢固程度，一般同焊机的电流、电压、焊接时间、邦迪管的圆整度及邦迪管和钢丝材质的相似度有关系。用将钢丝的公差范围控制在±0.02mm之内或更小是缘木求鱼，并且提高了钢丝的加工成本。

 

三，特别提示的是伪光亮钢丝的使用，如果不采用酸洗方法去除表面的油污（酸洗污染环境），将使冷凝器和蒸发器在涂装时，塑粉或者油漆涂装在油污外层，从而将缩短产品的使用寿命。对于光亮钢丝的原义来讲伪光亮钢丝是光亮钢丝中的伪劣产品。

 

伪光亮钢丝，从实质上来讲是黑钢丝，只是利用拉丝工艺的抛光作用，使得黑钢丝表面的黑色润滑剂得以抛光而拥有了象光亮钢丝一样的光泽而已，其害处是此方法将黑色润滑剂镶嵌在钢丝表面中，难以在后续生产中去除。

关于黑色金属磷化的质量控制和检验方法

 

 

磷化后的工件，根据其用途，对其质量指标进行分项检验。主要质量控制指标，包括磷化膜外观、磷化膜厚度或膜重、磷化膜或后处理以后的耐蚀性三大共性指标。根据磷化用途有时还要检测：磷化与漆膜配套性、磷化膜硬度、摩擦系数、抗擦伤性等指标。关于磷化的三共性指标，可参照如下标准及方法。  磷化膜外观：采用目测法，相关标准GB /T 11376-1997《金属的磷酸盐转化膜》和GB/T 6807-2001《钢铁工件涂漆前磷化处理技术条件》。

 

 

 

磷化膜厚度或膜重：膜厚度测量采用GB/T 6462-2005《金属和氧化覆盖层 厚度测量显微镜法》，也可采用测厚仪，按照GB/T 4956-2003《磁性金属基体上非磁性覆盖层厚度测量磁性法》或GB/T 4957-2003《非磁性金属基体上非导电覆盖层测量涡流方法》。膜重测量采用重量法，可依照GB/T 6807-2001《钢铁工件涂漆前磷化处理技术条件》或GB/T 9792-2003《金属材料上的转化膜 单位面积膜质量的测定 重量法》。

 

 

 

耐蚀性：检测磷化膜本身的耐蚀性可采用硫酸铜点滴法，在干燥后未浸油的工件上滴3-5%CuSO4溶液，大于1min不出现红色斑点为合格。

氯化钠盐水浸泡法和盐雾试验法：点滴法和盐水浸泡法可依照GB /T6807-2001《钢铁工件涂漆前磷化处理技术条件》，磷化膜经过后处理如涂油，涂蜡，涂漆后一般进行盐雾试验检验。盐雾试验可依照GB /T1771-1991《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》或GB/T10125-1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》。

 

1 涂漆前打底用磷化

 

用于漆前打底的磷化处理，其主要目的是提高漆膜的附着力和涂层系统的耐蚀性，因此重点在于与漆膜的配合性能方面。一般对磷化质量检测指标包括膜外观、膜厚度和与漆膜配套后的性能。膜外观应为均匀细密完整的磷化膜，其外观应为均匀细密完整的磷化膜，对锌铁系磷化，其外观应为完整的红蓝彩色膜。磷化膜不宜过厚，一般膜重应小于7.5g/m2,最佳为1.5～3.0g/m2，对于锌铁系磷化膜重0.5～1.0g/m2为宜，过厚和粗糙的磷化膜是不利涂漆的。耐蚀性指标包括磷化膜本身的耐蚀性和涂漆前不应出现泛黄生锈现象。磷化与漆配合后的耐蚀性是最为重要的，它体现了磷化膜与漆协同后的整体耐蚀能力。磷化膜与涂漆配合后除检测耐蚀性外，一般还需测定其漆膜的机械物理性能，如：附着力、冲击强度、抗弯能力（柔韧性）等。

 

 

 

涂漆前打底用磷化的质量指标及检测方法一般应参照国家标准GB/T 6807-2001《钢铁工件涂漆前磷化处理技术条件》，该标准对磷化膜的各项质量指标及检测评价方法都有较详细的规定，其主要内容如下：

 

（1）磷化膜外观应为结晶致密、连续均匀的浅灰到深灰色膜，对于轻铁系磷化应为连续彩色膜。允许出现下述缺陷；轻微的水迹，铬酸盐痕迹、轻微挂灰现象，由于热处理焊接及加工等表面状态不同造成的磷化膜缺陷。对于下述则是不允许出现的缺陷：磷化膜出现泛黄生锈、磷化膜疏松、磷化露底局部无膜，严重挂灰。

 

（2）涂漆用磷化膜重应低于7.5g/m2。

 

（3）磷化膜的耐蚀性采用盐水浸泡法，磷化工件在3%NaCl水溶液中，在15～25℃温度下，浸泡1h不应出现锈蚀。磷化与漆膜配合后的耐蚀性检测是将磷化工件涂覆25～35μm的A04-9白氨基漆，划痕后进行盐雾试验（按GB/T 1771-1991）经24h盐雾试验（铁系磷化是8h盐雾试验）漆膜应无起泡、生锈、脱落现象。

 

GB/T 6807-2001对硫酸铜点滴法没有作为必须检测的项目，认为可作为工序间磷化质量的快速检验方法，而对磷化与涂漆配合后的耐蚀性作为必检项目。

 

对于漆前磷化的检验指标及方法也可参照GB/T 11376-1997《金属的磷酸盐转化膜》。

 

因此，从标准的规定检验项目看，漆前打底用磷化应该是致密、均匀、薄层磷化膜，应着重检验磷化与油漆配套后的耐蚀性及机械物理性能。

 

2 对防锈、耐蚀用磷化

对于这类磷化，其主要目的是为了耐蚀防护，其耐蚀性是最为重要的指标。一般的质量检测指标包括硫酸铜点滴要大于1min，耐盐水大于2h，盐雾试验大于1.5h。有关涂油或涂蜡后的耐蚀性检测，最好采用盐雾试验，具体应达到的耐盐雾时间，可由供需双方商定。

 

3 润滑、耐磨减摩磷化

起润滑作用的磷化主要用在冷加工方面，一般是锌系。耐磨减摩磷化是用于载荷摩擦运动的工件，常规的是锰系磷化。

 

对于起润滑作用的磷化，主要检验外观、膜重、耐蚀性以及皂化后的滑润性，有时要测定摩擦系数。要求磷化膜外观应均匀完整，一般膜重大于5g/m2,以保证有一定的膜厚，经皂化后，明显降低摩擦力，减少模具损伤，减少工件冷作时的开裂。

 

对于耐磨减摩磷化，一般为锰系磷化，其磷化膜外观应为均匀完整深灰或黑色膜。对于配合间隙小的零部件，其膜重应在1～3g/m2，动配合间隙大的工件，其膜重应在5g/m2以上。要求这类磷化有较高的硬度和抗擦伤性能，具体指标可由供需双方商定。同时耐磨减摩磷化应有较好的耐蚀性，通常耐盐雾应在1.5h以上。对于润滑、耐磨减摩磷化同样可参照GB/ T11376-1997。

 

4 其它用途的磷化

 

磷化除了用上述三个领域外，还可用于电绝缘方面，装饰性方面。其常规质量检测指标为外观、膜重和耐蚀性。对电绝缘磷化，要求检测单位面积上的表面电阻。对装饰性磷化要根据不同的要求进行染色处理，要求不同的颜色色度和耐蚀性，这些指标的检测方法和控制范围一般由供需双方商定。

磷化质量指标的检测和控制，是根据其用途的不同要有各种不同的要求，除常规的外观、膜重，某些磷化的耐蚀性有标准可遵循外，大部分指标及检测方法都是由供需双方商定。

 

 

GB/T10125-1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》的现行标准是GB/T10125-2012。

60si2mna油淬火弹簧钢丝的工艺生产流程

 

 

60si2mna淬火效果的重要因素，淬火工件硬度要求和检测方法：

 

淬火工件的硬度影响了淬火的效果。淬火工件一般采用洛氏硬度计，测试HRC硬度。淬火的薄硬钢板和表面淬火工件可测试HRA的硬度。厚度小于0.8mm的淬火钢板、浅层表面淬火工件和直径小于5mm的淬火钢棒，可改用表面洛氏硬度计，测试HRN硬度。

 

 

 

60si2mna的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体1化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。

 

常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性，因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齿轮、轧辊、渗碳零件等）。通过淬火与不同温度的回火配合，可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度，并可获得这些性能之间的配合（综合机械性能）以满足不同的使用要求。另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能，如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。淬火工艺主要用于钢件。常用的钢在加热到临界温度以上时，原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。随后将钢浸入水或油中快速冷却，奥氏体即转变为马氏体。与60si2mna中其他组织相比，马氏体硬度最高。钢淬火的目的就是为了使它的组织全部或大部转变为马氏体，获得高硬度，然后在适当温度下回火，使工件具有预期的性能。淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力，当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。为此必须选择合适的冷却方法。根据冷却方法，淬火工艺分为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火4类。

 

 

 

将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性，因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齿轮、轧辊、渗碳零件等）。通过淬火与不同温度的回火配合，可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度，并可获得这些性能之间的配合（综合机械性能）以满足不同的使用要求。另外淬火还可使一些特殊性能的60si2mna获得一定的物理化学性能，如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。淬火工艺主要用于钢件。常用的钢在加热到临界温度以上时，原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。随后将钢浸入水或油中快速冷却，奥氏体即转变为马氏体。与钢中其他组织相比，马氏体硬度最高。钢淬火的目的就是为了使它的组织全部或大部转变为马氏体，获得高硬度，然后在适当温度下回火，使工件具有预期的性能。淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力，当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。为此必须选择合适的冷却方法。根据冷却方法，淬火工艺分为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火4类。

 

 

 

60si2mna淬火生产工艺流程关键控制点

 

钢丝出炉时在托线轴上要分开，同时不能磨损炉管内壁。 四、钢丝进入铅液前的木碳、覆盖剂要保持10～15㎝厚，每炉线生产完毕后要更换木碳，同时清理铅渣。表面木碳要保持潮湿，当木碳变成灰白色时，要立即更换木碳，保证木碳覆盖严密，防止空气进入导致钢丝表面氧化。

 

 

 

钢丝热处理过程中，要根据冷拉钢丝线径，调整放线张力。热处理后钢丝头、中、尾必须测量三次线径。在烤Φ3.0、Φ3.45、Φ3.8钢丝时、每盘线头部的几十米过烧线段、必须用黄漆做好标识、并在生产日报表及作业卡上标注清楚。

 

 

 

生产过程中放线、收线区域的过线轮、导轮、牵引盘、箱体必须保证不损伤钢丝表面。

 

 

 

炉管三个月必须更换1次，并做好记录。振动清洗箱内的陶瓷颗粒覆盖钢丝必须严密，如不严密要随时添加。

 

 

 

铅锅中间段覆盖剂周期为二个月.当使用到一个月时，需添加6～8袋中间料；到第二个月时，需全部更换新的中间料（800公斤）。同时清理铅渣、氧化铅，保证铅液面保持在430～450㎜的工作状态（每周测量一次、并做好记录、如低于此范围、应及时添加铅锭）。 六、铅土在使用过程中，由于钢丝的抖动会产生“掏洞”现象，必须随时用铁锹拍实。铅土不够时、及时补充。

 

 

 

以上关键控制点望各班组生产人员严格遵守执行，工序主任每天巡检，生产部定期检查，对执行不到位的班组给予处理。

 

 

 

铅锅前后压线轴、托线轴每三炉线生产完毕必须检查1次，磨损严重时需调整轴向或更换。

 

 

 

生产过程中严禁钢丝在铅锅中绞线，导致挂铅，有挂铅现象时必须及时处理。

 

 

 

出铅锅冷却水水温1#炉控制在60℃以下、2#炉控制在80℃以下，喷淋孔应畅通无阻，保证钢丝在入酸液时不形成过大的汽泡和蒸气。 

如何选择弹簧钢丝

 

       1)明确是采用生拉钢丝还是铅淬火钢丝；

　　2)提出钢丝直径、强度级别（组别）及标准号（按表1.1选择）要求；

　　3)如有特殊的强度、直径允许误差等要求应提出（标准参数在第2及第3部分）；

　　4)特殊包装及标志要求；

　　5)碳钢弹簧适合在长期温度121℃条件下工作，更工作温度应选用合金弹簧钢。

　　3特殊需求

　　异形截面：方形、矩形、六角形等。

　　退火处理：适合再进行大变形塑性加工，如压扁、轧成三角形等。

　　稳定化处理：钢丝放出后会弹直，残余应力消除较好。

　　表面状态：标准状态为磷化后冷拉状态，其它特殊状态有镀锌、镀镍及无磷化等。

　　琴钢线：按ISO标准的DM、DH级别，或按JISG3522标准交付。

　　合金弹簧钢丝：本资料仅包括碳钢，合金钢丝可按退火及冷拉状态供应。

　　特殊需求是否能满足要在订购时确认。

　　4包装和标识

　　包装

　　钢丝交付时采用盘卷包装，特殊包装（木箱、铁桶、托盘、线架）可协商。

　　所有弹簧钢丝涂以防锈油，不需要涂油时应在订购时申明。盘卷装钢丝绑扎后用塑料编织布或其它材料包装。

油淬火弹簧钢丝钢材的常见缺陷主要有哪些？

 

 

油淬火弹簧钢丝钢材的常见缺陷主要有三大类：

一、表面质量缺陷 二、内部质量缺陷 三、外形尺寸缺陷

 

 

一、表面质量缺陷

 

1、表面裂纹：指钢材表面呈直线形的裂纹现象，一般应与锻造或轧制方向一致。

 

形成原因：主要是因为在加工（锻造、轧制、热处理调质）过程中因表面过烧、脱碳、疏松、变形和内应力过大以及表面硫、磷杂质含量较多而产生的发纹、热裂纹和冷裂纹。

 

表面裂纹可以通过肉眼观察、酸洗、磁粉探伤、着色检验和金相等方法检验出来。在确认裂纹时，必须注意区分钢材表面的氧化皮本身质脆疏松经过轻微弯曲而呈现的裂纹，而钢材本身并没有裂纹。

 

2、重皮与折叠：钢材表面黏结的呈“舌状”或“鳞状”的金属薄片，在局部表面形成重叠，有明显的折叠纹。

 

形成原因：在热加工过程中由于钢坯上的飞边、毛刺、凹陷、夹杂物、皮下气孔和表面疏松等，在热变形时金属流变，开口于表面形成重皮与折叠。

 

3、耳子：指钢材表面沿轧制方向延伸的凹起。

 

形成原因：轧机孔型间隙过大，使钢材表面沿孔隙形成凸起。

 

4、刮伤：也叫划伤，指钢材表面在外力作用下呈直线或弧形的沟痕（可见到沟底）。

 

 

 

二、内部缺陷

 

1、偏析：实际上是钢中化学成分不均分现象的总称。在酸浸试样上，当偏析是易蚀物质或气体夹杂聚集是呈颜色深暗、形状不规则、略显凹陷、底部平坦，并有很多密集微孔的斑点，若为抗蚀元素聚集，则呈颜色浅淡，形状不规则，比较光滑的微凹斑点。根据偏析出现的位置和形状，通常把它们归纳为以下几类：

 

①中心偏析：出现在中心部分，呈形状不规则的深暗斑点。

 

②锭型偏析：集中在一条宽窄不同、具有原钢锭横截面形状（一般为方形）的闭合带上的深暗色斑点，所以锭型偏析也叫方框偏析。

 

③点状偏析：斑点一般较大，呈颜色较深、略显凹陷的图形，椭圆形或瓜子形。一般分布的，称为一般点状偏析：分布在钢材边缘部分的，叫做边缘点状偏析。

 

形成原因：偏析是在钢锭浇注凝固过程中，由于选择结晶和扩散作用引起某些元素的聚集。偏析是一般生产情况下无法避免的。

 

2、疏松：钢材内部的孔隙，这种孔隙在低倍样上一般呈现不规则多边形，底部尖狭的凹坑，通常多出现在偏析斑点之内。严重时，有连成海绵状的趋势。根据疏松分布的情况把它们分为中心疏松和一般疏松两大类：

 

①中心疏松：在低倍试样中心部位呈集中的空隙和暗黑小点。纵向断口上呈轻微夹层，在显微镜下可以看到中心疏松处珠光体增多，说明中心疏松处含碳量增多。

 

②一般疏松：在低倍试样上组织致密，呈分散的小孔隙和小黑点。孔隙多呈不规则的多边形或图形，分布在除了边沿部分以外的整个断面上。

 

中心疏松一般出现在钢锭头部和中部，和一般疏松的区别在于分布在钢材断面和中心部位而不是整个截面。通常含碳量越高的钢中，中心疏松越严重。

 

形成原因：钢锭在凝固过程中，由于晶间部分低熔点物质之后凝固收缩和放出气体产生空隙，而在热加工过程中未配焊管。

 

在钢中，轻微的偏析，较高的疏松级别是可以允许存在的。

 

3、夹杂：夹杂分金属夹杂和非金属夹杂。

 

①金属夹杂：主要是浇铸过程中，金属条、片、块误落入钢锭模内或在冶炼末期加入的铁合金块等未及熔化所形成的缺陷，在低倍样上，多呈现边缘清晰，颜色与周围显著不同的几何形状。

 

②非金属夹杂：在浇注过程中，没有来得及浮出的熔渣或剥落到钢水中的炉衬和浇注系统内壁的耐火材料等，较大的非金属夹杂物很好辨认，而较小的夹杂腐蚀后剥落，留下细小的圆形小孔。

 

4、缩孔：在低倍样上，缩孔位于中心部位，其周围常是偏析、夹杂或疏松密集的地方，有时在腐蚀前就可以看到洞穴或缝隙。腐蚀后孔穴部分变暗，呈不规则褶皱的孔洞。

 

形成原因：钢锭浇注时，之后凝固的部分（心部）钢液凝固收缩后得不到填充而遗留的宏观孔穴，缩孔主要形成在钢锭头部（帽口端）。

 

5、气泡：在低倍样上，是与表面大致垂直的裂缝，附近略有氧化和脱碳现象，在表面以下的位置存在称为皮下气泡，较深的皮下气泡称为针孔。

 

形成原因：钢锭浇注过程中所产生的气体和放出的气体造成的缺陷。

 

6、裂纹：在低倍样上，轴心位置沿晶间开裂，成蛛网状，严重时呈放射状开裂。

 

形成原因：主要是两种，一种是钢锭在凝固冷却时，由于某种原因而产生的内部撕裂，在锻轧过程中未能焊合；另一种则由于锻造不当而产生的内部开裂。

 

7、白点：在低倍样上呈细短的裂缝，一般集中在钢材的内部，在厚度20-30mm表面层内几乎没有，因为裂纹不易区分，应补作断口试验予以验证。白点在断口上显示为粗晶粒状的银亮白点。

 

形成原因：一般认为是氢和组织应力的作用，就是氢气脱析集到疏松微孔中产生巨大压力和钢相变时所产生的局部内应力联合造成的细小裂缝。

 

 

三、外形尺寸缺陷

 

1、尺寸起差：包括钢材的长度、直径、厚度、正负公差、修磨深度、宽度等尺寸不符合订货标准的要求。

 

2、椭圆度：指圆形截面的钢材截面上较大较小直径之差。

 

3、弯曲度：钢材在长度和宽度方向不平直，不同材料的弯曲度有不同的名称，型材以弯曲度表示；板、带则以镰刀弯、波浪弯、飘曲度表示。

 

4、扭转：条形钢材沿轴向扭成螺旋状。

 

钢丝常见缺陷

 

1、划伤2、麻坑3、局部皴裂4、裂纹5、弯曲6、椭圆7、脱碳

 

客户使用中常见问题

 

1、绕制断裂2、绕制有响声3、簧径不稳定，高度不一4、疲劳寿命达不到要求

 

划伤：一般属于在拉拔过程中磷化质量不佳，导制拉丝模损坏而划伤钢丝表面

 

麻坑：一般属于锈蚀或者原材料盘条表层气泡遗传

 

局部皴裂:一般属于局部非金属夹杂或者原材料盘条局部存在硬化相组织，后续经拉拔不利于延展引起

 

裂纹：一般属于原材料盘条遗传或者细规格钢丝压缩率过大，使钢丝内应力过大引起

 

弯曲：一般属于人为搬运挂弯

 

椭圆：拉丝模椭圆引起

 

脱碳：原材料遗传或热处理时氧化严重所致

 

绕制断裂：1、局部存在缺陷2、弹簧旋绕比小，钢丝硬度过大3、局部出现硬化组织，材料通条性差，一般与材料局部偏析有关

 

绕制有响声：钢丝表面润滑不够，表层氧化膜不均匀或者材料硬度高

 

簧径不稳，高度不一：钢丝通条性能不好，或者绕簧机设置出现异常

 

疲劳寿命达不到要求：1、材料表面存在麻坑、划伤、擦伤、裂纹、微裂纹（喷丸不当产生）表层非金属夹杂、折叠、脱碳或者材料偏析严重等2、弹簧设计不当、两端不平在做疲试时应力集中某一点2、材料组织粗大3、表面喷丸不充分4、绕簧后回火不充分，应力未完全清除

 

这种产品严谨接触酸，容易脆断（也就是氢脆）

 

非金属夹杂：a:硫化物b：氧化铝c:硅酸盐d:球状氧化物

常用弹簧钢及热处理方式

 

 1. 65 、70 、85： 可得到很高强度、硬度、屈强比，但淬透性小，耐热性不好，承受动载和疲劳载荷的能力低 应用非常广泛，但多用于工作温度不高的小型弹簧或不太重要的较大弹簧。如汽车、拖拉机、铁道车辆及一般机械用的弹簧

65Mn 成分简单，淬透性和综合力学性能、脱碳等工艺性能均比碳钢好，但对过热比较敏感，有回火脆性，淬火易出裂纹 价格较低，用量很大。制造各种小截面扁簧、圆簧、发条等，亦可制气门弹簧、弹簧环，减振器和离合器簧片、刹车簧等。

  

2. 55Si2Mn 、60Si2Mn 、60Si2MnA 硅含量(Wsi)高(上限达2.00％)，强度高，弹性好。抗回火稳定性好。易脱碳和石墨化。淬透性不高 。

主要的弹簧钢类，用途很广。制造各种弹簧，如汽车、机车、拖拉机的板簧、螺旋弹簧，汽缸安全阀簧及一些在高应力下工作的重要弹簧，磨损严重的弹簧。

  

55Si2MnB 因含硼，其淬透性明显改善 轻型、中型汽车的前后悬挂弹簧、副簧。55Si2MnB 我国自行研制的钢号，淬透性、综合力学性能、疲劳性能均较60Si2Mn钢好 主要制造中、小型汽车的板簧，使用效果好，亦可制其他中等截面尺寸的板簧、螺旋弹簧 。

 

3. 60Si2CrA 60Si2CrVA

高强度弹簧钢。淬透性高，热处理工艺性能好。因强度高，卷制弹簧后应及时处理消除内应力 制造载荷大的重要大型弹簧。日顺金属60Si2CrA可制汽轮机汽封弹簧、调节弹簧、冷凝器支承弹簧、高压水泵碟形弹簧等。60Si2CrVA钢还制作极重要的弹簧，如常规武器取弹钩弹簧、破碎机弹簧。

 

4. 55CrMnA

60CrMnA 突出优点是淬透性好，另外热加工性能、综合力学性能、抗脱碳性能亦好 大截面的各种重要弹簧，如汽车、机车的大型板簧、螺旋弹簧等。

 

5. 60CrMnMoA

在现有各种弹簧钢中淬透性最高。力学性能、抗回火稳定性等亦好大型土木建筑、重型车辆、机械等使用的超大型弹簧。钢板厚度可达35mm以上，圆钢直径可超过60mm

   

 

6. 50CrVA

少量钒提高弹性、强度、屈强比和弹减抗力，细化晶粒，减小脱碳倾向。碳含量较小，塑性、韧性较其他弹簧钢好。淬透性高，疲劳性能也好 各种重要的螺旋弹簧，特别适宜作工作应力振幅高、疲劳性能要求严格的弹簧，如阀门弹簧、喷油嘴弹簧、气缸胀圈、安全阀簧等

   

 

7. 60CrMnBA

淬透性比60CrMnA高，其他各种性能相似尺寸更大的板簧、螺旋弹簧、扭转弹簧等。

  

 

8. 30W4Cr2VA

高强度耐热弹簧钢。淬透性很好。高温抗松弛和热加工性能也很好 工作温度500~C以下的耐热弹簧，如汽轮机主蒸汽阀弹簧、汽封弹簧片、锅炉安全阀弹簧、400t锅炉碟形阀弹簧等

油淬火-回火弹簧钢丝的生产工艺

      表面处理：一般采用酸洗磷化，去除氧化铁皮，形成磷化膜；也有少数采用机械方法处理。目的都是满足冷拔拉丝工序的要求，获得光洁的表面。对于要求高疲劳寿命的弹簧钢丝，如气门弹簧钢丝，应对盘条进行扒皮处理，减少表层缺陷，如果钢厂能在钢坯上进行修磨，也有益于减少缺陷。

 

　　拉丝：成品拔程的拉拔工艺对产品性能的影响很大，一般采用90%左右的较大的总减面率(见面积减缩率)和较小的道次减面率(约10%-20%)，以保证产品的韧性。对于高强度弹簧钢丝，拉拔时应控制各道次钢丝的出口温度低于150℃，防止钢丝因产生应变时效而出现扭转裂纹，这是造成钢丝报废的主要缺陷。为此，拉拔时必须有良好的润滑和充分的冷却，采用较小的道次减面率和拉拔速度有助于减少钢丝的温升。　

　　
      热处理：碳钢弹簧钢丝常用铅浴淬火工艺，可获得非常细小的珠光体组织（索氏体），对于改善深度拉拔性能及弹簧性能都是有益的，铅浴的替代工艺流化床还未推广，目前在一些小直径上有应用。合金钢丝一般采用退火热处理，使显微组织适应拉拔变形。油淬火工艺用在成品钢丝上，采用感应加热或燃气、燃油加热炉，将钢丝加热至奥氏体化温度保温一段时间，淬火后再进行一次中温回火。

合金弹簧钢丝工艺

合金弹簧钢丝用硅锰、等合金弹簧钢制造。盘条的软化采用不完全退火。热处理时要防止脱碳，对含硅弹簧钢盘条还要防止石墨碳的析出。

 

半成品的热处理采用再结晶退火。酸洗、涂层工艺与生产碳素弹簧钢丝相近。按需要，硅锰弹簧钢丝有冷拉、退火、正火、高温回火、银亮及油淬火一回火等不同的交货状态;弹簧钢丝有冷拉、退火、银亮等交货状态。一般合金弹簧钢丝在绕成弹簧后,须经淬火和中温回火后才可使用。

 

调质弹簧钢丝主要有油淬火一回火碳素弹簧钢丝和硅锰合金弹簧钢丝，阀门用油淬火一回火碳素弹簧钢丝和铬硅合金弹簧钢丝。弹簧钢丝拉拔后进行淬火一回火调质处理的目的是使钢丝具有较高的弹性极限和屈强比以及良好的韧性和耐疲劳性能。用淬火一回火钢丝制作的弹簧，几何形状和力学性能稳定、负荷波动小，可在低于回火温度下加热以消除绕制时产生的残余应力。

 

弹簧根据不同状态分为哪些？

 

弹簧根据运行状态可分为静态簧和动态簧。静态弹簧指服役期振动次数有限的弹簧，如安全阀弹簧，弹簧垫，秤盘弹簧，定载荷弹簧，机械弹簧，手表游丝等。动态弹簧指服役期振动次数达1×106次以上的弹簧，如发动机阀门弹簧，车辆悬挂簧，防震弹簧，联轴器弹簧，电梯缓冲弹簧等。静态弹簧选材时主要考虑抗拉强度和稳定性，动态弹簧选材时主要考虑疲劳，松弛及共振性能。

 

弹簧根据负荷状况可分为轻载荷、一般载荷和重载荷三种状态。轻载荷指承受静态应力，应力较低，变形量较小的弹簧，如安全装置用弹簧，吸收振动用弹簧等。设计使用寿命103～104次。

一般载荷指设计寿命105～106次，在振动频率300次/min条件下使用的普通弹簧。在许用应力范围内，寿命保证1×106次，载荷应力越低，寿命越长。

 

重载荷指长时间工作、振动频繁的弹簧。如阀门弹簧，空气锤、压力机、液压控制器弹簧，其载荷较高，常常在低于许用应力10%左右使用，使用寿命大于1×106次，通常为107次

汽车用油淬火-回火弹簧钢丝的要求

汽车气门弹簧及悬架簧的发展趋势是提高使用应力、减轻自身重量、缩小面积以及提高疲劳寿命。对弹簧钢丝的要求是：

1、改进钢的化学成份以提高钢丝的疲劳强度、淬透性、抗回火性和对高温环境的适应性；

2、提高钢质的洁净度并改变夹杂物的种类，限制夹杂物的数量和尺寸以克服弹簧的早期失效；

3、提高疲劳寿命，一般国内弹簧次数要求是（2.3~5.0）×107次，而国内优秀企业的产品已普及达到5×108次；

4、细化晶粒、提高屈服强度及韧性以提高弹簧的抗弹减性能；

5、改变横截面形状以获得弹簧承受负荷时理想的应力分布；6、消除表面划伤和裂纹，减少脱碳层以延长在高应力条件下的使用寿命

弹簧钢丝工艺的制作方法

不同类型的弹簧钢丝有不同的生产方法，共同特点都是需要一定的强度、高韧性和良好的卷簧性能。　

常用各种弹簧钢丝的工艺制作方法如下：　

生拉弹簧钢丝工艺流程：（钢）盘条--表面处理-- 拉丝（床垫钢丝可用此法）　

铅淬火弹簧钢丝：在盘条尺寸或冷拔的中间规格进行铅浴淬火，然后再进行表面处理和拉丝。

镀锌弹簧钢丝：通常在成品尺寸进行热镀或电镀，也有采用盘条酸洗热镀后冷拔到规定尺寸的。

油淬火弹簧钢丝：根据需要可采用碳钢或合金钢，表面处理并冷拔至成品尺寸后进行淬火回火处理，这种工艺在汽车悬挂簧及气门簧用钢丝上用得较多，普通弹簧当然也可以用。

铁素体不锈钢的分类及应用

 

进入21世纪以来，随着可持续科学发展观理念的增强，新材料的开发应用必须以环境友好和生态文明为前提。在许多应用不锈钢的环境中，由于现代铁素体不锈钢的诸多特性和优点，使不锈钢材料的应用从300系列奥氏体不锈钢向400系列铁素体不锈钢的钢种转换。
 

铁素体不锈钢中不含会使人体产生过敏的元素镍，尤其是最近迅速发展起来的含铌铁素体不锈钢，表现出了非常好的耐蚀性能、成型加工性能和良好的耐应力腐蚀性能，而且成本较低，铁素体不锈钢成为了比较理想的资源友好型环保材料，因此在汽车、建筑、民用等方面都得到了非常广阔的应用。
 

铁素体不锈钢系指铬含量在10.5%～30%，具有体心立方晶体结构，在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。铁素体不锈钢可根据其所含铬量的不同大致分为Cr11%～15%，Cr16%～20%和Cr21%～30%三大类。也可以分为五类铁素体系列不锈钢。这五大类中，三类为标准牌号，两类为特殊牌号。迄今为止，用量最大和应用范围最广的主要集中于标准钢号。因此，标准铁素体不锈钢一般完全能够满足和适用大多数应用领域的要求。
 

第一类（409或410L型）：这类不锈钢与其它不锈钢相比Cr含量最低，因此价格也最便宜，最适合在无腐蚀或是轻微腐蚀的使用环境。其中，409不锈钢通常应用在汽车排气系统中，410L不锈钢含碳量低，焊接部位弯曲性能、加工性能、耐高温氧化性能好，常用于汽车排汽处理装置、锅炉燃烧室、喷嘴、容器、公共汽车和长途大轿车等。

 

第二类（430型）：该类型含Cr量较高，具有很好的耐蚀性，430以其优异的表面，赢得了家电行业的青睐，主要应用在洗衣机的内桶、微波炉的外壳等，与304相比有很多相似的性能，某些领域可以替代304。

 

第三类（包括430Ti、439、441等）：高纯的430Ti比普通的1Cr17（430）不锈钢具有更优异的焊接性能和耐晶间腐蚀性能，同时还有良好的深冲性能、抗皱性、优良的冲击韧性以及较低的脆性转变温度；439主要用于建筑装饰、汽车排气系统以及洗衣机的内筒；441不锈钢有好的耐高温性能，一般用在排气管的歧管和前管部分。

 

第四类（包括434、436、444型等）：该类型通过添加钼来提高耐蚀性，其中444能够达到316的耐蚀性能，该类型主要应用在汽车排气系统以及汽车装饰条、电加热壶、微波炉部件、热水箱、太阳能热水器和户外面板等。

 

第五类（包括445、446、447型等）：该类型添加了更高含量的铬同时还添加钼来提高抗氧化性能和耐蚀性能，具有极高的耐蚀等级，耐Cl离子点蚀能力非常强，称为超级铁素体不锈钢，其性能优于316，沿海、高污染区域的高耐蚀性用不锈钢。

 

什么是超级不锈钢、镍基合金？用在什么地方？

热轧不锈钢板用途及特点介绍

  根据不同制作方式来讲,不锈钢板主要分为热轧不锈钢板和冷轧不锈钢板,在此总结下有关热轧不锈钢板的相关使用优势及相应作用。

热轧不锈钢板的特点介绍: 

 

1、热轧不锈钢板硬度低,加工容易,延展性能好。 

 

2、热轧不锈钢板强度相对较低,表面质量差点(有氧化\光洁度低),但塑性好,一般为中厚板,冷轧板:强度高\硬度高,表面光洁度高,一般为薄板,可以作为冲压用板. 

 

3、热轧不锈钢钢板,机械性能远不及冷加工,也次于锻造加工,但有较好的韧性和延展性。

热轧不锈钢板的用途介绍: 

 

1、结构用钢 生产一般结构用钢和焊接结构用钢,主要用于钢结构件、桥梁、船舶、车辆的生产。 

 

 2、耐候性钢 添加特殊元素(P、Cu、C等),具有良好的耐腐蚀性和耐大气腐蚀性,用于集装箱、特种车辆的生产,也用于建筑结构物。 

 

3、汽车结构用钢 具有良好的DRAWING性能和焊接性能的高强度钢板,用于汽车FRAME、WHEEL等生产。 

 

4、热轧特殊钢 一般机械结构用碳素钢、合金钢、工具钢,经热处理工程后用于各种机械零部件的生产。 

 

5、冷轧原板 用于生产各种冷轧产品,包括CR, GI, 彩涂板等。 

 

6、钢管用钢板 具有良好的加工性能和耐压强度,用于生产内容积500! 以下充填LPG、乙炔气及各种气体的高压气体压力容器。 

 

7、高压容器用钢板 具有良好的加工性能和耐压强度,用于生产内容积500! 以下充填LPG、乙炔气及各种气体的高压气体压力容器。 

 

8、不锈钢板 不锈钢具有良好的耐腐蚀性能,主要用于食品工业、外科手术器材、航天、石油、化工等行业。

不锈钢怎样分别好坏

【涨知识】什么是渗碳钢?

渗碳是一种表面热处理技术，指向钢件表面扩渗碳原子后进行淬火的热处理方式。通过碳的渗入，可显著改善钢部件的耐磨性、耐久性、韧性等性能。

 

　　用于制造渗碳零件的钢称为渗碳钢。渗碳钢的主要热处理工序一般是在渗碳之后再进行淬火和低温回火。处理后零件的心部为具有足够强度和韧性的低碳马氏体组织，表层为硬而耐磨的回火马氏体和一定量的细小碳化物组织。

 

　　有些结构零件，是在承受较强烈的冲击作用和受磨损的条件下进行工作的，例如汽车、拖拉机上的变速箱齿轮，内燃机上的凸轮、活塞销等。

 

　　根据工作条件，要求这些零件具有高的表面硬度和耐磨性，而心部则要求有较高的强度和适当的韧性，即要求工件“表硬里韧”的性能。

 

　　为了兼顾上述双重性能，可以采用低碳钢通过渗碳淬火及低温回火来达到，此时零件心部是低碳钢淬火组织，保证了高韧性和足够的强度，而表层(在一定的深度)则具有高碳量(0.85%～1.05%)，经淬火后有很高的硬度(HRC>60)，并可获得良好的耐磨性。

 

渗碳钢的成分特点

 

　　渗碳钢的含碳量一般都很低(在0.15%～0.25%之间)，属于低碳钢，这样的碳含量保证了渗碳零件的心部具有良好的韧性和塑性。

 

　　为了提高钢的心部的强度，可在钢中加入一定数量的合金元素，如Cr，Ni，Mn，Mo，W，Ti，B等。

 

　　其中Cr，Mn，Ni等合金元素所起的主要作用是增加钢的淬透性，使其在淬火和低温回火后表层和心部组织得到强化。

 

　　另外，少量的Mo，W，Ti等碳化物形成元素，可形成稳定的合金碳化物，起到细化晶粒、抑制钢件在渗碳时发生过热的作用。

 

　　微量的B(0.001%～0.004%)能强烈地增加合金渗碳钢的淬透性。

 

渗碳钢的分类

 

　　根据淬透性或强度等级的不同，合金渗碳钢分为三类。

 

　　1）低淬透性合金渗碳钢

 

　　即低强度渗碳钢(抗拉强度≤800MPa)，如15Cr，20Cr，15Mn2，20Mn2等。这类钢淬透性低，经渗碳、淬火与低温回火后心部强度较低且强度与韧性配合较差。主要用于制造受力较小，强度要求不高的耐磨零件，如柴油机的凸轮轴、活塞销、滑块、小齿轮等。

 

　　这类钢渗碳时心部晶粒易于长大，特别是锰钢。若性能要求较高时，这类钢在渗碳后经常采用二次淬火法，即在渗碳后先作正火处理，以消除渗碳时形成的过热组织，然后再重新加热淬火。

 

　　2）中淬透性合金渗碳钢

 

　　即中强度渗碳钢(抗拉强度=800～1200MPa)，如20CrMnTi，12CrNi3A，20CrMnMo，20MnVB等。这类钢含合金元素总量约在4%左右，由于主要是把Cr和Mn二元素配合加入钢中，能更有效地提高淬透性和机械性能(抗拉强度=1000～1200MPa)。一般用来制造重负荷的中、小耐磨件和中等负荷的模数较大的齿轮。如汽车、拖拉机的变速箱与后桥齿轮、齿轮轴、十字销头、花键轴套、气门座、凸轮盘等。

 

　　这类钢由于含有Ti，V，Mo，渗碳时奥氏体晶粒长大倾向小，因此可采用自渗碳温度预冷到870°C左右直接淬火，并经低温回火后使零件具有较好的机械性能。

 

　　3）高淬透性合金渗碳钢

 

　　即高强度渗碳钢(抗拉强度＞1200MPa)，如12Cr2Ni4，18Cr2Ni4WA等。这类钢含合金元素总量≤7.5%，由于含Cr，Ni元素较多，可大大地提高钢的淬透性，特别是加入了较多的Ni，在提高强度的同时，使钢具有良好的韧性。这类钢可用作承受重载和强烈磨损的重要大型零件，如内燃机车的主动牵引齿轮、柴油机曲轴、连杆及缸头精密螺栓等。

 

　　由于含有较高的合金元素，使C曲线大为右移，因而在空气中冷却也能得到马氏体组织;另外，其马氏体转变温度也急剧下降，使渗碳表层在淬火后将保留大量的残余奥氏体。为了减少淬火后残余奥氏体量，可在淬火前先高温回火，使碳化物球化或在淬火后采用冷处理。

 

【行业动态】汽车齿轮钢的发展动向

随着汽车的高性能化和轻型化，汽车齿轮钢研发必须满足高性能、长寿命、经济性和生产性等要求。尽管各国资源和生产工艺条件的差异，齿轮钢合金系列不尽相同，但新型齿轮钢的发展趋势有以下几种：

1.大力开发窄淬透性带齿轮钢

       窄淬透性带齿轮钢热处理后的变形量小，齿轮的修磨量小，咬合精度高。化学成分是影响淬透性的主要因素，控制淬透性带的关键在于对化学成分波动范围的严格控制和成分的均匀性。建立化学成分与淬透性的相关式，通过计算机辅助预报和补加成分，收得的精确计算，及完整生产线和工艺手段进行控制。各钢厂在冶炼时，必须优化成分微调工艺，开展喂丝技术和齿轮钢连铸工艺研究，用连铸代替模注，减少成分偏析，来满足不同层次的需求。

2.超低氧渗碳钢

       为了大幅度提高以齿轮钢为代表的渗碳钢的疲劳寿命，现代渗碳钢对氧含量的限制并不逊于轴承钢，国内外大量研究表明，随着氧含量的降低，齿轮的疲劳寿命大幅度提高，这是由于钢中氧含量的降低，氧化物夹杂随之减少，减轻了夹杂物对疲劳寿命的不利影响。通过钢包精炼加真空脱气后，模铸钢材氧含量可≤l5ppm，日本通过双真空处理把氧含量控制在10-5ppm超低氧水平以下。

3.低晶界氧化层渗碳钢

       晶界氧化层对渗碳淬火钢的接触疲劳性能影响较大，实践证明，硅促进晶界氧化的能力是锰和铬的10倍。因此在钢种设计时，尽可能把Si降至最小，Mn、Cr也应偏少并适当提高Ni和Mo的加入量，提高韧性，S、P含量必须严格控制，以减少晶界偏析。日本开发了低硅抗晶界氧化渗碳钢系列，可使晶界氧化层降低到≤5μm，而SCM420H等Cr-Mo钢通常为15μm-20μm，从而使接触疲劳性能提高1倍以上。

4.超细晶粒渗碳钢

       为了提高渗碳效率，进行高温渗碳（＞930℃）是未来很好的发展方向，可开发含有铌、钒等细化晶粒的超细晶粒渗碳齿轮钢。可以避免渗碳层产生非马氏体组织，减少残余奥氏体量，排除了淬火时重复加热的必要性，减少零件变形，同时可提高齿轮的疲劳抗力。

5.开发可提高高温硬度和高温抗软化渗碳钢

       齿轮工作时接触而温度的升高会导致接触疲劳剥落（点蚀），主要原因是由于钢材的抗软化能力不足。为此应增加Si，Cr含量以提高软化抗力。高Cr、Si含量（例如0.2 %C-0.55 %Si-0.3 %Mn-2.5 %Cr)的齿轮钢的点蚀寿命约为普通钢的3倍，已应用在齿面工作状态非常苛刻的自动变速器行星齿轮上，另外还开发了一种添加V的钢种，它与碳氮共渗并用，一方面借助VC的弥散提高高温硬度，另一方面使残余奥氏体量提高到30%左右，在工作应力下发生马氏体相变，使硬度上升，从而弥补在工作温度下硬度的下降。

6.易切削齿轮钢

       由于汽车齿轮用量很大，齿轮生产厂在装备了高速程控机床后，把原来的多道工序合并在一组刀具上，通过计算机进行程序控制，因为组合刀具比较昂贵，刀具消耗量和磨削次数的多少，直接影响生产成本和效率。因此对齿轮钢的切削性能提出了越来越高的要求。

       改善钢的易切削性能，可以向钢中添加一定量的铅或硫。由于含铅钢的生产和管理难度大，工艺技术尚不成熟，并存在有毒气体污染等问题，已经很少被采用。而主要是用硫来改善切削性能。易切削齿轮钢在国外发展很快，而在国内尚属空白。一般钢种做到易切削并不难，而易切削齿轮钢的技术难点在于如何达到易切削性和力学性能，尤其是横向冲击性能不降低之间的统一。为了做到真正的易切削，必须考虑硫化物的形态控制、坚硬质点的消除或改性以及适宜的金相组织。

       有报道日本等国正在研制开发无Pb含Bi、Mg、Ca等易切削齿轮钢。

7.冷锻齿轮用钢的开发

       精简工序、缩短工时是降低生产成本的有效途径。冷锻可以实现齿形的近成型，节省大量的切削加工工序。这种高质量、低成本的齿轮生产方式已经在差速器齿轮、齿套等零件上成功应用。但是，冷锻技术的推广离不开材料技术的进步。

       首先，用于齿轮的钢材必须具有优良的冷塑性加工性能，以保证在加工过程中材料能充满模具的各个部分，为此必须降低钢中的C，Si和Mn；

       其次，钢材必须确保淬透性以保证齿轮具有足够的强度，为此须补充起固溶强化作用之外的合金元素。添加少量B就能明显提高淬透性。开发的冷锻用含B渗碳钢在轧制状态下硬度在75HRB以下，疲劳强度和冲击强度与通用渗碳钢等同或更高。

       另外，冷锻时的强烈塑性变形易使齿轮在随后的渗碳温度下发生奥氏体晶粒长大，不仅使齿轮的热处理变形加大，而且降低强度和韧性，因此钢材必须保证冷锻后渗碳淬火时不发生晶粒粗大。为此开发了防止晶粒长大钢，主要措施是适量添加A1、Nb、Ti和N等元素，利用这些元素的细微碳化物和氮化物析出阻止晶粒的长大。特别是为了确保渗碳B钢的有效B量，往往用Ti来固定N。在渗碳时很难用A1N来控制晶粒长大，为了避免晶粒粗大，应添加比一般B钢更多的Ti（或Nb），利用细微的TiC来防止晶粒长大。细微分散的TiC还有防止位错活动、抑制裂纹扩展的作用。成分为0.18%C-0.10 %Si-0.50 %Mn-(1 %~2%)Cr-0.0015%B-Nb(Ti)的钢种是冷锻用渗碳钢之一。

漫谈齿轮&齿轮钢

齿轮用什么材料制作？

齿轮制造常用材料有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢等钢材料。由于铸钢与锻钢相比强度稍低，所以用来制作尺寸较大的齿轮。而灰铸铁的机械性能较差，所以多用来制作轻载的开式齿轮。

当然，齿轮制作并非都用钢，球墨铸铁就可以部分地代替钢。塑料也可以用来制作齿轮，塑料齿轮多用于轻载和要求噪声低的地方，一般用导热性好的钢齿轮与它配对使用。

齿轮和齿轮钢有什么要求？

齿轮表面质量的优劣直接影响整个传动系统的质量和寿命。高强韧性的齿轮钢不但要有良好的强韧性、耐磨性能，很好地承受冲击、弯曲和接触应力，还要求变形小、精度高和噪声低。

 

从专业的角度来说，高性能的齿轮钢要满足：

（1）淬透性要求：具有足够的心部淬透性和良好的渗层淬透性。

（2）晶粒度要求：晶粒应细小，均匀

（3）纯净度要求高

（4）加工性和易切削性好

（5）减轻或消除带状组织

高性能齿轮钢应用例解

由于齿轮钢在汽车、船舶、飞机、火车等的传动装置中应用极为广泛，为了满足这种使用环境要求，齿轮钢的钢材种类也是千差万别，可以说是百花齐放。这里就为您介绍几种高性能的齿轮钢。

（1）重型机械传动齿轮——8622H钢

8622H钢属于Cr-Ni-Mo系渗碳和碳氮共渗钢，多被用来生产重型汽车、重型挖掘机、重型吊车、重型机床等重型机械的传动齿轮和齿轮轴，也常见于大扭矩小型齿轮和齿轮轴的制作。

（2）重型汽车驱动桥齿轮——17CrNiMo6H钢

该钢冲击功为112J，性能较22CrMoH钢更好，已部分使用于国内某些重型汽车驱动桥齿轮的生产。

（3）重型汽车驱动桥圆锥齿轮钢——17Cr2Mn2TiH

自2005年起，国内已有多家公司先后采用17Cr2Mn2TiH钢进行重型汽车驱动桥齿轮的台架寿命试验及商品齿轮的制造。已被证实可用于取代17CrNiMo6H和20CrNi3H、22CrMoH等钢种投人使用。

（4）推土机变速器传动齿轮——22CrNi2MoNbH，S48C-V钢

22CrNi2MoNbH钢用来制作工程机械中的推土机变速器传动齿轮零件，而S48C-V中碳结构钢则用于推土机二级齿轮、挖掘机回转支承等。

齿轮和齿轮钢今后的发展

数据显示，2015年我国齿轮产品销售额达2200亿元，位居全球第一，但2015年我国齿轮产业进口额高达129.74亿美元。

未来，齿轮发展的方向应该是重载、高速、高精度和高效率。同时，要求齿轮向尺寸小、重量轻、寿命长和经济可靠的方向迈进，而齿轮理论和制造工艺的发展重点将进一步研究减少轮齿损伤延长齿轮的使用寿命。

在将来，齿轮钢轻量化、高性能、长寿命、环保性的发展趋势，使得高强韧性齿轮钢的研发显得极为重要。齿轮钢要求气体含量低、淬透性带窄、批量之间的波动性小，以确保批量生产的齿轮的热处理质量稳定，提高配对啮合性能，延长使用寿命。

更专业的说，在齿轮钢钢种的发展趋势看，要研发以下更牛的齿轮钢：

（1）研发窄淬透性带齿轮钢；

（2）开发超低氧含量齿轮钢；

（3）开发低晶界氧化层渗碳钢；

（4）开发可提高高温硬度和高温抗软化渗碳钢；

（5）开发渗层高韧性齿轮钢；

（6）开发易切削齿轮钢；

（7）开发冷锻齿轮钢；

（8）开发轻量化齿轮钢。

 

浅谈国内汽车用齿轮钢的质量要求与水平

1 汽车用齿轮钢的概述

按中国汽车工业协会和中国齿轮专业协会的统计资料，2005年中国汽车生产总量已达570万辆，汽车齿轮钢材的消耗量约80万t左右，近几年来中国汽车产量平均每年以10％左右的速度增长，分析2005年汽车行业产品构成，可以发现汽车行业增长最快的主要是重型载货车和轿车，随着轿车进入家庭步伐的加快，我国的汽车工业已进入高速发展阶段，所以车辆齿轮越来越成为齿轮钢材最重要的消费用户。长期以来，我国汽车齿轮钢沿用原苏联的20CrMnTi材质，这种材质由于符合我国的资源具有成本低、工艺性能好、价格低的优点且可以满足国内大多数齿轮材质的要求，所以这种材质仍占据着中国汽车齿轮钢材的50％左右。改革开放以后，中国从美国、德国、法国、日本、意大利、韩国等国家引进了许多车型，相应的也引进了国外的齿轮钢种。随着引进车型的不断增多，这些钢种在国内市场上占有的份额越来越大。经过“七五”至“十五”国家重点的攻关项目，汽车行业和冶金行业共同攻关后筛选出一些常用的引进钢种列入了GB／T5216—2004标准。

2 汽车用齿轮钢的种类与发展方向

按照合金系列分类，齿轮钢可分为Cr—Mn—Ti系、Cr系、Mn—Cr系、Cr—Mo系、Cr—Mn—B系以及Cr—Ni—Mo系，分别阐述如下：

Cr—Mn—Ti系：主要以20CrMnTiH为主，同时根据不同车型、不同齿轮厂的加工工艺，20CrMnTm又可以分为H1，H2、H3等不同淬透性带宽的子钢号系列。并且在原有的20CrMnTi的基础上，一汽与有关冶金厂开发了16CrMnTiH、18rMnTiH钢，用于小红旗轿车齿轮生产。

Cr系齿轮钢：钢种为SCr420H，与中国GB／T5216—85标准中20CrH相比较，Mn、Cr含量均有提高，淬透性略高，用于夏利轿车、。EQ153 8t载重卡车变速箱齿轮。

Cr—Mn系齿轮钢：钢种为16MnCr5、20MnCr5、25MnCr5、28MnCr5、27MnCr5，主要用于奥迪、捷达、桑塔那及富康轿车齿轮，依维柯中巴车及部分引进的重型卡车齿轮。

Cr一Mo系齿轮钢：钢种为SCM415H、SCM420H、SCM822H1(H2)、16CD4，20CD4，27CD4，30CD4等牌号，主要用于标致轿车、五十铃中巴、153中型卡车齿轮生产。

Cr—Mn—B系齿轮钢，品种主要是德国的ZF6(16CI—16CrMnBH)，  ZF7(B)(18CrMnBH、20CrMnBH)。ZF钢是经过B处理的Cr—Mn系齿轮钢。主要用于斯太尔重型卡车齿轮。B在这类钢中的作用主要是形成球状BN，降低钢中固溶N量，提高钢的韧性，而传统的渗碳硼钢中B主要起提高淬透性的作用。

Cr—Ni—Mo系齿轮钢：钢种主要为SAE8620H、SAE8627H、SAE4320H美国钢号及ZFlA(或17CrNiMo6)德国钢号，用于切诺基轿车、斯太尔卡车齿轮。鉴于各国资源和生产工艺条件的差异，每个国家和地区应用的齿轮钢合金系列不尽相同，例如：德国采用Mn—cr系列和Cr—Mn—B系列l(16MnCr5，20MnCr5，25MnCr5，28MnCr5，ZF6，ZF7，ZF7 B)：日本应用Cr系和Cr—Mo系（SCr420H，SCM415H，SCM420H，SCM822H)：美国采用Cr—Ni—Mo系（SAE8617H，SAE8620H)：法国采用Cr—Ni系(19CN5)和Cr—Mo系(20CD4，27CD4，30CD4)钢：中国大量使用的是20CrMnTi齿轮钢。齿轮钢的技术发展方向应是，降低渗碳层表面氧化倾向大的合金元素含量，添加氧化倾向小的合金元素；控制齿轮钢中的残余奥氏体量；减少晶界偏析元素的含量；开发和应用喷丸表面强化技术，增加表面的残余应力；研究和开发的新型齿轮钢必须满足高强度、经济性、生产性等多种要求；由于制造齿轮时需进行大量的切削加工，需要开发易切削齿轮钢。

3 对汽车齿轮钢的质量要求

齿轮钢不但要有良好的强韧性、耐磨性，承受冲击，弯曲和接触应力，且还要变形小、精度高、噪音低。通常，高质量水平的齿轮钢主要表现在三个方面，即末端淬透性带窄，离散度小；纯洁度高；晶粒细小均匀。此外，良好的加工性能(包括冷、热加工性和易切削性)也是齿轮行业所关心的重要指标。

3．1 末端淬透性

用末端淬透性来代替以往的机械性能检验是评价齿轮钢质量的重大进步。末端淬透性的稳定与否对齿轮热处理后变形量的影响很大，淬透性带宽度愈窄，离散度愈小，愈有利于齿轮的加工及提高其啮合精度。中国现行的GB／T5216—2004《保淬透性结构钢》标准中的淬透性带“带宽”水平与美国、德国的H钢(HH钢、HL钢)标准水平基本上是相当的，例如在J9和JI5处，一般都限制在0～12HRC范围内波动。而HH、HL钢的带宽一段都限制在7～8HRC范围内波动。

3．2  钢中氧含量及夹杂物的要求

氧含量对齿轮疲劳寿命的影响已越来越受到人们的关注。日本对Cr、Cr—Mo、Cr—Ni—Mo渗碳合金钢的氧含量和疲劳寿命之间的关系曾做过实验，当氧含量从25×10—6降到10×10—6以下时，其疲劳寿命可以数倍的增加，中国对SCM420H、20MnCr5等引进钢种也进行过脱气和不脱气的对比实验，证实脱气50多以上。由于工业发达国家拥有先进的技术装备和工艺技术，其齿轮钢的氧含量普遍较低，1986年开始至今我国分别从日本、德国、奥地利等国进口的齿轮钢其氧含量波动在(7～18)×10—6。中国电炉单炼的20CrMnTi氧含量水平约(30～40)×10—6，电炉+LF炉双炼法生产的齿轮钢氧含量约25×10—6，经VD真空处理后可达到20×10—6以下。为了适应齿轮钢的新要求，各钢厂经技术改造，生产的齿轮钢纯净度也达到较高水平，大大缩短了与国际水平的差距。目前齿轮行业标准已将汽车用齿轮钢的氧含量规定为≤20×10—6，而很多采用LF+VD或LF+RH精炼处理的特殊钢厂家，已可以将齿轮钢的氧含量控制在15×10—6以下。非金属夹杂物中B、D类夹杂对齿轮的疲劳寿命影响非常大，这两类夹杂物也与氧含量有关，同时与非金属夹杂物的尺寸及分布有很大关系。目前要求B类夹杂不大于2级，D类夹杂不大于l级。A类夹杂对齿轮钢的疲劳寿命影响不大，并且随着易切削齿轮的发展，钢中对硫含量的上、下限都提出了要求，因此齿轮钢今后对A类夹杂的数量、形态及分布提出要求。c类夹杂为硅酸盐类夹杂，由于冶炼装备的变化，目前国内大多数特钢厂都可以达到1级以下的水平。

3．3  晶粒度

晶粒尺寸大小是齿轮钢的又一项重要指标，细小均匀的奥氏体晶粒度对稳定钢材的末端淬透性，减少齿轮热处理后的变形量，提高渗碳钢的脆断抗力具有重要意义。因为粗粒的晶粒使渗层碳浓度相对增高，导致脆性增加，使弯曲强度下降，齿面容易剥落。如果出现混晶，有可能使齿牙之间的热处理变形失去规则而无法配对。晶粒细化主要通过添加一定量的细化晶粒元素如Al，Ti，Nb等来达到。为此国内外都在为细化晶粒度积极攻关。目前我国齿轮钢的晶粒度级别一般要求5～8级，而日本特别强调渗碳齿轮钢的晶粒度应不粗于6级，这是值得我们注意的。从目前某些引进齿轮钢来看，混晶现象极易发生，这就要求钢厂和齿轮厂在工艺上积极采取措施，共同攻克这一难题。国内外对细化品粒都十分重视。现在倾向一致的看法是：控制Al含量为0．020%～0．055％，同时，配以一定的氮含量0．010％一0．018％，使之形成AIN起钉扎作用，可阻止晶粒长大。

3．4  加工性和易切削性

随着齿轮加工线的自动化，为了不断提高生产效率，许多国家正在研究使用易切削的齿轮钢。在法国和德国标准中，有许多硫有下限要求的钢号，其硫含量一般只有0．020％～0．035％，而不是原先概念中硫越低越好的思路。这些钢比我国国标GB731—88易切削结构钢技术条件中的硫含量(最低的S=0．04％～0．08％，最高的S=0．23％～0．33％)低得多。显然仅按常规的冶炼方法来提高易切削性仍是比较困难的，需要通过合适的冶炼工艺以改善硫化物的形状及其分布状态来达到。另外，通过钢材锻轧后的空冷处理，防止粒状贝氏体的出现，改善金相组织，也是提高切削性能的有效途径。

3．5 带状组织

钢在凝固过程中由于选分结晶的作用，在钢坯凝固横向及纵向上都会造成成分的不均匀性，在轧制后的冷却过程中由于成分偏析会形成组织(铁素体与珠光体)的层状分布即带状组织，严重的带状组织在齿轮热处理后不但增加变形，而且齿轮在渗碳处理后使齿高各部位的显微硬度造成差异，影响齿轮的疲劳寿命。钢种的不同，带状组织的级别的严重程度不同，Cr—Mo、Cr—Ni—Mo钢带状组织较其它钢种严重

，由于带状组织不易消除，齿轮厂一般要求带状组织小于3级。模铸材由于等轴晶区比连铸材大，其成分的均匀性较连铸材好，带状组织较轻，只要控制好浇注温度及速度，大部分炉号能满足小于3级的要求，而连铸材达到该要求相对要难的多。解决带状组织的根本在于减少成分的偏析，加上与轧后适当的冷速相结合。

3．6 其它方面

因为Si在渗碳层中最易导致内氧化形成“黑色网状组织”缺陷，使疲劳寿命急剧降低。因此渗碳齿轮钢有降低钢中[Si]含量的趋势(Si≤0．12％)，同时也加快了齿轮的渗碳速度。Ti在钢中与N、C生成尖、棱角且非常硬的Ti(C、N)化合物，轧制时不变形并在其与基体之间造成裂纹。因此对齿轮的疲劳寿命影响较大，所以齿轮钢不宜加较多的Ti细化晶粒或防止混晶，推荐采用A1或加少量Nb细化晶粒。

4 目前汽车齿轮钢的生产标准

4．1 各国汽车用钢的国家标准及质量要求

汽车用齿轮钢都为保淬透性结构钢，目前中国的保淬性用钢标准与IS0、DIN标准相近，都有宽带与窄带之分，中国的保淬透性用钢标准还略严于其它国家的标准。

4．2 汽车齿轮行业标准及国内外主要齿轮企业要求齿轮钢的标准与质量要求

GB／T5216及国外的保淬透性用钢等基础性标准，对钢中氧含量不要求且淬透性带较宽，不能较好的满足齿轮行业对齿轮加工的要求，2004年齿轮行业协会公布了CGMA001—1：2004《车辆齿轮用钢技术条件》和CGMA00—2：2004《车辆齿轮用钢市场准入条件》，在这两个标准中，明确了汽车齿轮钢的氧含量应≤20ppm，钢中非金属夹杂物应满足：A类细系≤2．5级，粗系：≤2．5级；B类细系≤2．5级，粗系：≤2．5级：C类细系：≤2．0级，粗系≤2．0级；D类细系：≤2．5级，粗系：≤2．5级。晶粒度应≤5级。中国目前齿轮钢的生产水平已达到国外先进的水平，但比起日本、德国、美国生产的齿轮钢还有一些差距特别是在带状组织的控制上。

5 结论

由于引进车型增多，目前我国汽车齿轮钢已发展成Cr—Mn—TI及Cr—Mo、Cr—Ni—Mo、Mn—Cr、Cr—Mn—B并存的状态，质量要求也与国外汽车厂基本相同，随着国内特钢精炼、真空脱气、连铸水平的提高，汽车用齿轮钢在淬透带的控制、氧含量、晶粒度、非金属夹杂物、带状组织等方面已基本达到国外先进水平。

 

 

我国轴承钢 弹簧钢 齿轮钢生产现状及未来发展方向

特殊钢是重大装备制造和国家重点工程建设所需的关键材料，是钢铁材料中的高技术含量产品，其生产和应用代表一个国家的工业化发展水平。 

 

1 轴承钢现状和发展方向 

轴承广泛应用于矿山机械、精密机床、冶金设备、重型装备与高档轿车等重大装备领域和风力发电、高铁动车及航空航天等新兴产业领域。中国生产的轴承主要为中低端轴承和小中型轴承，表现为低端过剩和高端缺乏。与国外相比，在高端轴承和大型轴承方面存在较大差距。中国高速铁路客车专用配套轮对轴承全部需要从国外进口。在航空航天、高速铁路、高档轿车及其他工业领域用的关键轴承上，中国轴承在使用寿命、可靠性、Dn值与承载能力等方面与先进水平存在较大差距。例如，国外汽车变速箱轴承的使用寿命最低50万公里，而国内同类轴承寿命约10万公里，且可靠性、稳定性差。 航空方面 作为航空发动机的关键基础零部件，国外正在研发推力比为15-20的第2代航空发动机轴承，准备在2020年前后装配到第5代战机中。近10年来，美国研发了第2代航空发动机用轴承钢，其代表性钢种为耐500℃的高强耐蚀轴承钢CSS-42L和耐350℃高氮不锈轴承钢X30(Cronidur30)，中国则在进行第2代航空发动机用轴承的研发。

 

汽车方面 

对于汽车轮毂轴承，中国目前广泛应用的是第1代和第2代轮毂轴承(球轴承)，而欧洲已广泛采用第3代轮毂轴承。第3代轮毂轴承的主要优点是可靠、有效载荷间距短、易安装、无需调整、结构紧凑等。目前，中国引进车型大多采用这种轻量化和一体化结构轮毂轴承。 

 

铁路车辆方面 

目前，中国铁路重载列车用轴承采用国产电渣重熔G20CrNi2MoA渗碳钢制造，而国外已经将超高纯轴承钢(EP钢)的真空脱气冶炼技术、夹杂物均匀化技术(IQ钢)、超长寿命钢技术(TF钢)、细质化热处理技术、表面超硬化处理技术和先进的密封润滑技术等应用到轴承的生产和制造，从而大幅度提升了轴承的寿命与可靠性。中国电渣轴承钢不仅质量低，而且成本比真空脱气钢高出2000-3000元/吨，未来中国需要开发超高纯、细质化、均匀化与质量稳定的真空脱气轴承钢取代目前采用的电渣轴承钢。 

 

风电能源方面 

对于风电轴承，目前中国还无法生产技术含量较高的主轴轴承和增速器轴承，基本依靠进口，3MW以上风电机组配套轴承的国产化问题还没有解决。国外为了提高风电轴承的强度、韧性和使用寿命，采用了新型特殊热处理钢SHX(40CrSiMo)，对于偏航和变浆轴承，通过表面感应淬火热处理控制淬硬层深度、表面硬度、软带宽度和表面裂纹;对于增速器轴承和主轴轴承采用碳氮共渗，使零件表面得到较多稳定残余奥氏体体积分数(30%-35%)和大量细小碳化物、碳氮化物，提高了轴承在污染润滑工况下的使用寿命。 为提高轧机轴承的使用寿命以及运转精度，未来需要进行轧机用GCr15SiMn和G20Cr2Ni4等轴承钢的超高纯真空脱气冶炼和轴承表层大奥氏体量控制热处理等技术的研发。日本NSK与NTN轴承公司分别开发了表面奥氏体强化技术，即通过增加表层奥氏体含量，开发出了TF轴承和WTF轴承，从而将轴承的寿命提高了6-10倍。 

 

未来中国轴承钢的研发方向主要体现在四个方面： 

一是经济洁净度：在考虑经济性的前提下，进一步提高钢的洁净度，降低钢中的氧和钛含量，达到轴承钢中的氧与钛的质量分数分别小于6×10-6和15×10-6的水平，减小钢中夹杂物的含量与尺寸，提高分布均匀性。 

二是组织细化与均匀化：通过合金化设计与控轧控冷工艺的应用，进一步提高夹杂物与碳化物的均匀性，降低和消除网状和带状碳化物，降低平均尺寸与最大颗粒尺寸，达到碳化物的平均尺寸小于1μ m的目标;进一步提高基体组织的晶粒度，使轴承钢的晶粒尺寸进一步细化。 

三是减少低倍组织缺陷：进一步降低轴承钢中的中心疏松、中心缩孔与中心成分偏析，提高低倍组织的均匀性。 

四是轴承钢的高韧性化：通过新型合金化、热轧工艺优化与热处理工艺研究，提高轴承钢的韧性。 

 

2 弹簧钢现状和发展方向 

弹簧钢主要用于汽车、发动机制造业以及铁路行业。目前，中国弹簧钢产品存在的问题是，中低端产品过剩，高端及特殊品种缺乏;中国弹簧钢在纯净度、抗疲劳性、表面质量以及质量稳定性等方面与国外存在较大差距，无法满足高档乘用车悬架簧、气门弹簧、铁路及重载货车专用弹簧等对弹簧钢性能的要求。中国高档次及深加工弹簧钢仍然依赖进口。进口品种主要为轿车用弹簧钢、铁道用弹簧圆钢、油泵阀门弹簧钢丝等。 虽然降低钢中氧及夹杂物含量是获得纯净钢的一种途径，但是要想得到零夹杂的弹簧钢比较困难，为此有研究者提出了氧化物冶金技术，这是一种有效的晶粒细化的方法，是实现钢铁材料强度与韧性成倍提高的最有效方法。它利用钢中细小弥散的高熔点非金属夹杂物，主要是氧化物、硫化物以及氮化物，作为晶内铁素体的形核核心，从而起到细化晶粒的作用。国内外已经对Ti、Zr氧化物体系做了系统的研究，认为含钛氧化物是最理想的。在奥氏体晶粒内钛的氧化物质点成为针状铁素体有效形核地点，促进晶内铁素体形成。但是，由于钢种成分的限制，钛氧化物冶金的推广受到了限制。最近几年开始对稀土元素进行研究，可以利用稀土元素的强脱氧脱硫能力及产物熔点高的特点来研究稀土氧化物对钢材性能的影响。 汽车行业对悬簧强度的要求越来越高，设计应力提高到1100-1200MPa，为此日本开发出添加合金来提高强度和提高耐腐蚀疲劳强度的钢材。中国弹簧钢无法满足高档乘用车悬架簧用钢性能需求，强度1200MPa及以上悬架弹簧产品用弹簧钢全部依赖进口。然而，近年来，为规避资源风险、降低成本和实现原材料的全球化供给，强烈要求使用标准钢(SAE9254)维持高强度，而且强烈要求提高钢的韧性，因此越来越多地采用喷丸硬化处理取代处理费用高的表面硬化热处理。喷丸硬化处理将压缩残余应力作用于表面，可提高抗疲劳强度，减小表面缺陷的影响程度，因此近年来将它视为表面处理不可或缺的技术。随着表面强化技术的发展，悬簧的设计应力也达到了1200MPa级。预计今后对高强度悬簧用钢的强度、韧性和耐腐蚀性及耐用性的要求将越来越高。未来，随着汽车轻量化，发展高强度、优良抗弹减性能和抗疲劳性能的汽车悬架用弹簧钢是提高中国高端装备零部件自主配套能力、有效替代进口的必然趋势。 所有弹簧产品中，气门弹簧对材料要求最为严格，特别是高应力及异型截面气门弹簧对材料要求近乎苛刻。例如，要求抗拉强度达到2000MPa;对氧化物、硫化物的夹杂物等级要求均达到0级;异型截面材料对曲率、长短轴等有特殊要求。目前，国外气门弹簧专用弹簧钢生产主要集中在日本、韩国、瑞典，生产企业有日本铃木、三兴、住友、神钢钢线、韩国KisWire、瑞典Garphyttan等，几乎垄断了中国全部异型截面和高应力气门弹簧钢市场。2000年以后，随着新型发动机的开发，对发动机的旋转速度和轻量化、紧凑化的要求越来越高，因此日本开始采用2100-2200MPa的OT钢丝。在此情况下，不仅要调整合金成分，还要对现有制造工艺进行改进，低温弥散硬化成为必不可少的工艺。然而，低温弥散硬化后的弹簧形状发生变化，为了提高形状和尺寸的控制精度，控制整个制造工序中的形状变化的技术开始引人关注。 未来，为满足高端弹簧基础零部件国产化的发展需求，应不断开发高性能弹簧钢产品，一方面是向高强度方向发展，要求在高应力下同时提高疲劳寿命和抗松弛性能;另一方面是向功能性方向发展，根据不同的用途，要求具有耐蚀性、非磁性、导电性、耐磨性、耐热性等。

 

齿轮钢现状和发展方向 

齿轮在工作时，长期受到变载荷的冲击力、接触应力、脉动弯曲应力及摩擦力等多种应力的作用，还受到加工精度、装配精度、外来硬质点的研磨等多种因素的影响，是极易损坏的零件，因此要求齿轮钢具有较高的强韧性、疲劳强度和耐磨性。为了生产出优质齿轮钢，一方面要求钢厂为用户提供淬透性稳定且适应用户工艺要求的齿轮钢产品，另一方面齿轮厂也要优化现有工艺，引进新工艺来提高齿轮的质量。 与日本、德国、美国生产的齿轮钢相比，中国齿轮钢存在的差距主要是：钢的牌号未形成系列化，产品标准落后;钢的淬透性带较宽，国外钢的淬透性带已经达到4HRC，而中国在6-8HRC左右，并且不够稳定;钢的纯净度较低，从日本、德国、奥地利等国进口的齿轮钢，其氧含量波动在(7-18)×10-6，中国在(15-25)×10-6左右，并且非金属夹杂物弥散程度不够，分布不均，大颗粒夹杂物较多;晶粒度要求不同，中国齿轮钢晶粒度级别一般要求5-8级，而日本特别强调渗碳齿轮钢的晶粒度应不粗于6级;日本开发了低硅抗晶界氧化渗碳钢系列，可使晶界氧化层降低到≤5μm，而SCM420H等Cr-Mo钢为15-20μm;平均使用寿命短，单位产品能耗大，劳动生产率低。此外，在轧制过程中如何保证疏松等低倍缺陷在很小且芯部范围内，也是中国未曾研究的领域，因为低倍组织缺陷会对零件后续加工以及热处理变形带来很多不利影响。 目前，中国汽车用齿轮钢的主体钢种仍是20CrMnTi，该钢种通常采用气体渗碳工艺，由于渗碳气氛中氧化性气体的存在，导致渗层中对氧亲和力较大的元素Si、Mn、Cr在晶界处发生氧化，形成晶界氧化层。晶界氧化层的发生会导致渗层Si、Mn、Cr等合金元素固溶量下降，降低渗层的淬透性，从而降低渗层的硬度并导致非马氏体组织的产生，进而显著降低齿轮的疲劳性能。为解决这一问题可以采用两种手段： 

采用特殊的热处理工艺。真空渗碳可降低渗碳气氛中的氧势，从而可以较为有效地减小渗碳层晶界氧化的发生程度;稀土渗碳工艺也可以降低晶界氧化程度，由于稀土优先在工件表面富集并择优沿钢的晶界扩散，而且与氧的亲合力远比Si、Mn、Cr高得多，它将优先与氧结合,阻碍氧原子继续向内扩散，从而有助于减轻非马氏体组织的产生。 

通过合金设计，开发抗晶界氧化的齿轮钢。Ni、Mo具有很强的抗氧化能，Cr元素次之，Mn抗氧化能力弱，而Si的抗氧化能力最弱(Si氧化倾向是Cr、Mn的10倍)。因此为减小晶界氧化并保证淬透性，在齿轮钢成分设计时，应适当降低易氧化元素的含量，特别是Si的含量，相应地提高难氧化元素Ni、Mo的含量。据报道，将Si、Mn、Cr分别控制在0.05%、0.35%、0.01%可以完全抑制表面组织异常，而且即使在1000℃也很少有晶界氧化的发生。 

 

为满足汽车行业高性能以及轻量化的发展要求，未来应重点开发：淬透性带窄的齿轮钢、超低氧渗碳钢、低晶界氧化层渗碳钢、超细晶粒渗碳钢、提高高温硬度和高温抗软化渗碳钢、易切削齿轮钢、冷锻齿轮用钢等。