【正文】 — 4 A晶粒度 1000℃ — 5 A晶粒度 1000℃ — 6 1 JSAE4320 40 2 JTL422740mm 40 不能明顯顯示晶界 3 JTL422741mm 41 4 JTL4521 30 不能明顯顯示晶界 鋼種 ASTM E45 A法 DIN50602 K法 K4(O) K4(S) SAE4320 ； 0 0 TL4227 ； 0 —— TL4227 ； ； —— TL4521 ； ； K3(O) —— 鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院 East China Branch of Iron and Steel Research Institute 一、基礎(chǔ)件用特殊鋼的現(xiàn)狀 —— 非調(diào)質(zhì)鋼質(zhì)量對(duì)比 日本新日鐵 NQF系列、三菱制鋼 VMC系列、大同制鐵 UDK系列和神戶(hù)制鋼 KNF系列等非調(diào)質(zhì)強(qiáng)度級(jí)別高于 900MPa以上，目前日本 55%的軸類(lèi)零件、 75%的鍛造構(gòu)件均已采用非調(diào)質(zhì)鋼制造。此外，德國(guó) C70S6BY、英國(guó)工程用鋼和瑞典實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合開(kāi)發(fā) Vanard系列（ 700～ 1000MPa）、法國(guó) SAFE公司開(kāi)發(fā)的 METASAFE系列（ 800 ～ 1000MPa）等高強(qiáng)韌性非調(diào)質(zhì)也已經(jīng)完全用于制作連桿、曲軸、輪軸、轉(zhuǎn)向節(jié)等。目前，日本、歐美等國(guó)家仍壟斷著高端裝備制造用高品質(zhì)非調(diào)質(zhì)鋼的冶金與加工制備關(guān)鍵技術(shù)。 國(guó)內(nèi)非調(diào)質(zhì)鋼研發(fā)及應(yīng)用過(guò)程中遇到的主要問(wèn)題有： ①?gòu)?qiáng)度有余而韌性不足。國(guó)內(nèi)非調(diào)質(zhì)鋼高強(qiáng)度與高韌性不相匹配，成分波動(dòng)范圍較大，性能不穩(wěn)定。 ②標(biāo)準(zhǔn)體系不完善。目前執(zhí)行的 GB/T157122023標(biāo)準(zhǔn)涵蓋鋼種數(shù)量較少，且其抗拉強(qiáng)度均低于 900MPa。 ③定制非調(diào)質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)件性能需求不明確。 ④硫化物形態(tài)、尺寸控制技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)缺乏。 鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院 East China Branch of Iron and Steel Research Institute 一、基礎(chǔ)件用特殊鋼的現(xiàn)狀 —— 非調(diào)質(zhì)鋼的強(qiáng)度與韌性關(guān)系 鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院 East China Branch of Iron and Steel Research Institute 一、基礎(chǔ)件用特殊鋼的現(xiàn)狀 —— 不同級(jí)別 非調(diào)質(zhì)鋼的要求 屈服 ,MPa 抗拉 ,MPa 延伸 ,% 面縮 ,% ≥700 9501100 ≥10 ≥20 屈服 ,MPa 抗拉 ,MPa 延伸 ,% 面縮 ,% KU2,J ≥450 750970 ≥12 ≥30 ≥15 一、鋼材指標(biāo)： 開(kāi)發(fā)強(qiáng)度 ≥600Mpa、 800Mpa、 1000Mpa三個(gè)系列強(qiáng)度的非調(diào)鋼品種。 高強(qiáng)韌非調(diào)質(zhì)鋼硫化物長(zhǎng)徑比 ≤等效直徑 ≤5181。m。 連桿用鋼： C70S6BY、 36MnVS4/46MnVS4，其中 46MnVS4為代表，性能指標(biāo)為： 曲軸用鋼： 38MnVSN、 C38N2，其中 C38N2為代表，性能指標(biāo)為： 二、應(yīng)用指標(biāo) 曲軸實(shí)物 45度方向的力學(xué)性能達(dá)到：屈服強(qiáng)度 ≥450Mpa,抗拉 強(qiáng)度： 780930Mpa,延伸率 ≥8%,端面收縮率 ≥20%。 以非調(diào)質(zhì)鋼代替調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)汽車(chē)曲軸、連桿、前軸、半軸、工字梁、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、凸輪軸等達(dá)到 80%。 鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院 East China Branch of Iron and Steel Research Institute 一、基礎(chǔ)件用特殊鋼的現(xiàn)狀 —— 緊固件用鋼質(zhì)量對(duì)比 日本是緊固件鋼種研發(fā)水平、品質(zhì)和最先進(jìn)的國(guó)家，主要企業(yè)有神戶(hù)制鋼、新日鐵和 JFE公司，在開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度緊固件用鋼的同時(shí)，更注重非調(diào)質(zhì)鋼形變強(qiáng)化緊固件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，目前其 、 U型、六角螺栓和 ～ 經(jīng)實(shí)用化， 、 U形螺栓正在進(jìn)行實(shí)用化探索，而對(duì)于強(qiáng)度級(jí)別較高且形狀復(fù)雜的 ～ 六角十字螺栓受到冷加工限制，目前仍處于研究開(kāi)發(fā)階段。 國(guó)內(nèi)在高強(qiáng)度緊固件和非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼方面也開(kāi)展了大量工作，與國(guó)外相比主要差距在于質(zhì)量穩(wěn)定性差。 鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院 East China Branch of Iron and Steel Research Institute 一、基礎(chǔ)件用特殊鋼的現(xiàn)狀 —— 日本冷作強(qiáng)化非調(diào)質(zhì)鋼的實(shí)用化適用情況 強(qiáng)度級(jí)別 雙頭螺栓 U形螺栓 六角螺栓 六角凸緣螺栓 六角 十字螺栓 7T ⊙ ⊙ ⊙ △ ⊙ ⊙ ⊙ △ ～ ⊙ △ △ ◇ ◇ 注： ⊙ －已實(shí)用化；△－僅應(yīng)用于冷加工量小的螺栓；◇－正在進(jìn)行實(shí)用化探索； －未實(shí)用化 鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院 East China Branch of Iron and Steel Research Institute 二、質(zhì)量改進(jìn)思路的關(guān)鍵技術(shù)措施 —— 夾雜物的全流程控制 鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院 East China Branch of Iron and Steel Research Institute 二、質(zhì)量改進(jìn)思路的關(guān)鍵技術(shù)措施 —— 組織的全流程控制 鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院 East China Branch of Iron and Steel Research Institute 二、質(zhì)量改進(jìn)思路的關(guān)鍵技術(shù)措施 —— 軸承鋼質(zhì)量控制措施 質(zhì)量要求 解決措施 潔凈度及夾雜物 初始氧含量控制； 脫氧工藝及夾雜物變性； 保護(hù)澆鑄及中包冶金； 鈦、氮控制 碳化物控制 凝固過(guò)程偏析的控制； 高溫?cái)U(kuò)散及變形控制； 控軋或軋后快冷消除網(wǎng)狀組織 各向異性控制 夾雜物和碳化物組織控制 凝固、軋制和熱處理工藝精準(zhǔn)控制 鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院 East China Branch of Iron and Steel Research Institute 二、質(zhì)量改進(jìn)思路的關(guān)鍵技術(shù)措施 —— 切割鋼絲盤(pán)條質(zhì)量控制措施 質(zhì)量指標(biāo) 解決措施 潔凈度及夾雜物 氧化物夾雜控制， Al、耐材等 硫化物夾雜控制，硫含量及變性控制 氮化鈦夾雜控制， N\Ti控制 成分精度及偏析 原料殘余元素控制； 凝固過(guò)程的偏析控制 金相組織 凝固過(guò)程偏析控制； 高溫?cái)U(kuò)散和控軋控冷 表面質(zhì)量 連鑄及軋制過(guò)程控制； 氧化層厚度及FeO/Fe3O4比例； 包裝運(yùn)輸過(guò)程保護(hù) 綜合機(jī)械性能 化學(xué)成分的精確控制； 凝固過(guò)程偏析的控制；軋制過(guò)程的控制冷卻 鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院 East China Branch of Iron and Steel Research Institute 二、質(zhì)量改進(jìn)思路的關(guān)鍵技術(shù)措施 —— 彈簧鋼的質(zhì)量控制措施 質(zhì)量指標(biāo) 解決措施 高性能彈簧鋼種 優(yōu)化彈簧鋼的合金元素并添加微合金化元素； 借鑒航空用超高強(qiáng)度鋼的經(jīng)驗(yàn)，降低含碳量并添加 V和 Nb等微合金元素 潔凈度及夾雜物 初始氧含量控制； 脫氧工藝及夾雜物變性 (脫氧和渣系控制 ) 保護(hù)澆鑄及中包冶金 偏析和表面質(zhì)量 連鑄均質(zhì)化和鑄坯表面質(zhì)量保證； 軋制過(guò)程尺寸和表面質(zhì)量保證； 鋼材的表面修磨質(zhì)量保證 晶粒度 添加微合金化元素 冷熱加工工藝 鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院 East China Branch of Iron and Steel Research Institute 二、質(zhì)量改進(jìn)思路的關(guān)鍵技術(shù)措施 —— 非調(diào)質(zhì)鋼技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與措施 共性技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 措施途徑 研究高強(qiáng)韌化的手段 （ 1）添加合金實(shí)現(xiàn)高強(qiáng) 韌化；（ 2）改變熱處理?xiàng)l件實(shí)現(xiàn)高強(qiáng) 韌化；（ 3）加工熱處理實(shí)現(xiàn)高強(qiáng) 韌化；（ 4）表面硬化處理實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)韌化 研究阻礙高強(qiáng)韌化的主要因素 （ 1）非金屬夾雜物的 影響；（ 2）脫碳的 影響；（ 3）腐蝕的 影響；（ 4）晶粒度的影響 省略及優(yōu)化熱處理的材料與工藝研究 （ 1）省略調(diào)質(zhì)處理的材料與工藝 研究；（ 2）省略退火熱處理的材料與工藝 研究；（ 3）省略回火熱質(zhì)處理的材料與工藝 研究；（ 4）高溫滲碳熱處理的材料與工藝研究 研究評(píng)價(jià)疲勞壽命的影響因素 （ 1）為定量評(píng)價(jià)疲勞極限，提出模型方案， area2參數(shù)模型；（ 2）成為疲勞斷裂源點(diǎn)的非金屬夾雜物，夾雜物與缺陷的 等價(jià)性；（ 3）夾雜物形狀的影響，由夾雜物預(yù)測(cè)疲勞強(qiáng)度的 離散；（ 4）應(yīng)用于鑄造缺陷及其他材料缺陷，缺陷形狀對(duì)疲勞壽命的 影響；（ 5）通過(guò)夾雜物、缺陷尺寸的極值統(tǒng)計(jì)法評(píng)價(jià) 材料；（ 6）晶粒直徑 問(wèn)題；（ 7）載荷形式對(duì)疲勞限的 影響；（ 8）氫對(duì)疲勞壽命的 影響；（ 9）超長(zhǎng)疲勞壽命設(shè)計(jì)法 鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院 East China Branch of Iron and Steel Research Institute 二、質(zhì)量改進(jìn)思路的關(guān)鍵技術(shù)措施 —— 非調(diào)質(zhì)鋼的質(zhì)量控制措施 質(zhì)量指標(biāo) 解決措施 力學(xué)性能 優(yōu)化成分設(shè)計(jì)及氮的精確控制 軋制 /鍛造過(guò)程的形變溫度、形變量和冷卻方式的控制 零部件的表面硬化處理 后續(xù)熱處理及冷卻 切削性能 /硫化物控制 硫加入方式及變性的控制 凝固過(guò)程的析出控制 硫化物在熱加工過(guò)程的形變破碎 成分宏觀(guān)及微觀(guān)偏析和帶狀組織 改善凝固組織，獲得細(xì)小二次枝晶 高溫?cái)U(kuò)散和大變形量 化學(xué)成分的合理控制 鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院 East China B