1、冷镦钢的技术要求:
冷镦钢盘条一般为低、中碳优质碳素结构钢和合金结构钢。标准件对原材料尺寸精度要求比较严格,热轧钢材规格有限,尺寸精度也很难满足要求,所以标准件几乎全部采用冷拉钢丝作为原料,合格的冷镦钢丝必须满足以下要求。
(1)化学成分要求:O,P,S等元素对钢中夹杂物的形态及数量、大小有决定性影响,所以要求控制其含量;对合金钢而言,硅、铝、锰等元素控制在中下限为宜,避免造成冷顶锻裂纹。
(2)表面品质:标准件厂统计表明,冷镦开裂的80%是由钢丝表面缺陷造成的,如折迭、划伤、密集的发纹、局部微裂纹、结疤。因此对线材表面品质要求很严,尺寸公差±0.20mm,不圆度<0.30mm,表面裂纹、划伤最深<0.07mm。
(3)脱碳:表面脱碳造成螺栓表面强度降低,疲劳寿命大幅下降。
(4)非金属夹杂物:钢中非金属夹杂物含量高、尺寸大是造成标准件冷镦开裂的一个重要原因,尤其是非金属夹杂中B类和D类脆性夹杂,距钢丝表面愈近危害性越大,所以要求B类夹杂物距表层2mm之内应不大于15μm。
(5)金相组织:冷镦钢的金相组织为铁素体+粒状珠光体,珠光体的晶粒尺寸和分布也是影响冷镦性能的因素,理想的组织是珠光体晶粒大小相近并均匀地分布在铁素体基体上。珠光体不同显微组织冷镦性能从好到坏的排列次序为粒状珠光体、索氏体、细片状珠光体、片状珠光体。
(6)低倍组织:冷镦钢丝对钢的低倍组织要求比较严,低倍检查不应有缩孔、分层、白点、裂纹、气孔等缺陷,对中心疏松、方框偏析、中心增碳等缺陷,不同钢种都有明确的级别规定。
(7)晶粒度:冷镦钢丝内部组织不同于其它钢丝,晶粒度不是越细越好。晶粒度太细,抗拉强度、屈服强度升高,变形抗力增大,对冷镦成型很不利。除10.9级以上螺栓晶粒细、保证成品强度外,冷镦钢丝的晶粒度应控制在5~7级。
(8)冷镦性能:冷镦性能好是指钢丝具有较低的变形抗力,能经受很大程度的变形而不产生裂纹。一般认为以断面收缩率和屈强比作为衡量冷镦性能指标比较可靠。合金钢的断面收缩率应不小于50%。冷镦钢丝的屈强比小,冷镦性能相对要好,合金钢的屈强比应不大于0.70。从冷镦性能角度考虑,钢丝的冷加工强化系数越低越好,即不易产生加工硬化。
高档次标准件对原料的品质要求:盘条具有较高的塑性指标、断面收缩率及延伸率;在冷塑性变形中,材料的变形抗力小,加工硬化率低,材料的屈强比小,盘条硬度适中,不要过高;盘条具有良好的表面品质,一定的表面粗糙度,不允许有折迭、裂纹等表面缺陷;钢的组织致密,无内部缺陷。
2、冷镦钢主要生产工艺
冶炼冷镦钢的关键是要提高钢水的纯凈度,降低钢水的非金属夹杂物含量。钢水终点碳含量稳定在规定范围内是降低钢水氧化程度和减少钢水非金属夹杂的主要措施。
冷镦钢盘条生产的工艺流程:
铁水→转炉→精炼炉→连铸→加热→高速线材轧制→高线控制冷却→成品检验→入库。
合金冷镦钢线材的生产工艺流程与碳素钢线材基本相同,但合金冷镦钢丝变形抗力较大。为保证冷镦成型,球化退火是必不可少的,可获得比较理想的组织。
常用工艺路线:
线材→冷拉→球化退火;线材→再结晶退火→冷拉→球化退火。
对冶炼工艺的要求:(1)新炉前20炉、补炉前3炉及新包第1炉不得冶炼冷镦钢;(2)出钢温度为1630~1660℃;(3)脱氧合金化,终脱氧加入硅铝钙钡合金;(4)钢包清洁无冷钢,钢包进行吹氩。
LF精炼时间不少于35min,白渣保持时间不低于15min。出钢温度:开浇(1585±5)℃,连浇(1567±5)℃。出钢时喂CaSi线,并进行弱搅拌。同时方坯表面不得有脱方、裂纹、重接、分层等缺陷。