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1、低碳鈮微合金化冷鐓鋼的開發(fā)及優(yōu)勢（壹佰鋼鐵網(wǎng)推薦）全球大約80%的鈮用來生產(chǎn)微合金化鋼，其中近90%鈮微合金化鋼是熱軋扁平材。幾十年來，盡管鈮作為扁平鋼材中的首選微合金化元素被廣泛采用，但它在工程用鋼中的使用相當有限。不過，用戶和零部件制造商對扁平材中成熟的鈮應用技術(shù)幫助實現(xiàn)工程零部件性能的改善表現(xiàn)出越來越濃的興趣。例如，鈮在汽車用緊固件、彈簧和表面硬化零件等熱處理鋼中得到應用，且它們的強度在過去20年明顯增加。在長材中，冷鐓用棒線材是微合金化應用最早的品種?！ ±溏吺且环N用來生產(chǎn)汽車、建筑、航空、鐵道、采礦和電力
2、行業(yè)用緊固件、螺栓、小型曲軸、轉(zhuǎn)向桿等各種零件的工藝。冷鐓是指對棒線材坯料進行冷加工，在坯料一端施加沖擊壓應力以形成端頭的過程。在成型過程中沒有外部熱源加熱。冷鐓時變形速度高，應變速率超過100s-1?！ ∈褂脗鹘y(tǒng)冷鐓鋼的零件加工過程由幾個工序組成?！ ∈紫葘彳堉刑及艟€材進行球化退火處理，使鋼軟化，從而能夠進行拉拔和冷鐓等冷成型工序，之后進行調(diào)質(zhì)（淬回火）處理，獲得零件所需的力學性能，隨后根據(jù)需要進行表面處理，見圖1。通常，這類調(diào)質(zhì)鋼含0.20%-0.40%C，其中，碳保證鋼的硬度，合金元素提供高的淬透性。冷鐓用
3、AISI鋼種有10XX、10BXX、13XX、15XX、40XX、41XX、51XX和86XX，其中XX是指鋼種的碳含量。 球化退火熱處理的目的是使組織中片層石墨結(jié)構(gòu)球化，從而改善鋼的塑性，減少工具磨損和失效。不過，傳統(tǒng)冷鐓工藝存在兩大缺陷： 球化和調(diào)質(zhì)過程耗能高、花費時間長。而且，根據(jù)零件的斷面尺寸不同，鋼中可能要加入合金元素來提高其淬透性。這些材料和工藝成本造成零件最終成本高，使得加工成本高、耗時長?！ 〖词乖谡{(diào)質(zhì)處理后獲得的回火馬氏體組織提供了鋼材所需的高強度要求，但存在組織不均勻、淬火開裂、扭曲以及在鍍
4、層等表面處理過程中由于氫侵入導致靜載條件下延遲斷裂等問題?！ 〗档湍芎某杀竞透纳屏慵褂眯阅艿囊?，導致低碳、鈮硼復合微合金化鋼種的開發(fā)。 2、微合金化冷鐓鋼開發(fā) 冷鐓加工用鋼需要具備以下特征：1）足夠的塑性以能夠在冷成型過程中充滿模具型腔和不斷裂；2）成型后零件強度高，能承受服役載荷和疲勞；3）零件的韌性足以抵抗在服役過程中由于不可避免或無法檢測出的缺陷存在而導致的斷裂。 冷成型加工領(lǐng)域良好的替代材料將是那些不依靠高碳含量、而是由其組織來保證高強度的鋼種。已經(jīng)在扁平材中得到廣泛應用的低碳、硼和鈮微合金化的理
5、念具有潛在作用，并應用到緊固件等長材生產(chǎn)中。硼可以明顯提高鋼的淬透性，這是由于硼抑制奧氏體-鐵素體相變，并促進低溫相變產(chǎn)物，如退化的珠光體或上貝氏體形成。另一方面，加入鈮，通過多種機制提供高的強化效應：1）晶粒細化；2）降低奧氏體-鐵素體轉(zhuǎn)變溫度；3）析出強化。鈮、硼復合加入，產(chǎn)生更強的綜合作用，延遲奧氏體-鐵素體相變，即使在空冷條件下，在較厚斷面中也能實現(xiàn)均勻的低碳貝氏體組織。獲得的低碳貝氏體組織提供高強、良好的塑性和韌性等好的性能配合?！ ⊙芯緽、Nb和B+Nb在低碳鋼中的作用，進而分析這些鋼的冷鐓特性，結(jié)果表
6、明，鋼在拉拔過程中表現(xiàn)出非常高的伸長率。這些鋼首先在非常低的精軋溫度下（約840℃）控軋成棒線，然后控冷，獲得低碳貝氏體組織。加工硬化行為至關(guān)重要，這是因為緊固件所需的強度水平可以通過冷加工實現(xiàn)。C-Mn-B鋼需要軋態(tài)具有最低50%的伸長率以達到所需的抗拉強度水平，強度范圍在800-1000MPa，這是SAE8.8級螺栓要求的水平，伸長率最大達到300%。另一方面，C-Mn-Nb-B鋼在其含有一些馬/奧島（MA）的貝氏體組織中具有高密度位錯，其加工硬化行為比C-Mn-B鋼更好，在約60%伸長后達到SAE10.9級螺
7、栓的強度水平。需要提出的是，后續(xù)冷鐓加工殘余塑性值總是超過40%，這說明在冷鐓全過程中坯料仍具有非常好的冷鐓加工塑性。 對比使用低碳鈮微合金化貝氏體鋼和傳統(tǒng)淬回火（Q&T）鋼生產(chǎn)的螺栓的強度水平，可以看出，盡管低碳貝氏體鋼平均強度水平稍低些，但仍然滿足8.8級螺栓要求的技術(shù)指標。然后，從標準偏差值可以看出，低碳貝氏體鋼的強度分布比傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)鋼稍好些。此外，在接近螺栓端頭的表面硬度值方面，低碳貝氏體鋼的硬度值稍高于傳統(tǒng)Q&T鋼，這是由于大的冷加工變形量造成的。在另一個工作中，發(fā)現(xiàn)低碳貝氏體組織的存在，使鋼具有良好的韌
8、性。利用Nb微合金化技術(shù)，成功地開發(fā)出從8.8級（抗拉強度≥800MPa）到12.9級（抗拉強度≥1200MPa）的各種強度級別的緊固件?！ 〉吞嘉⒑辖鸹摼哂信c傳統(tǒng)Q&T鋼相同的力學性能，同時，它也具有如果不是更佳、至少相同的疲勞性能。研究冷鐓用低碳微合金化鋼和傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)鋼的典型S-N曲線可以看出，在相同的周期應力作用下，冷鐓低碳微合金鋼具有更長的壽命。一般
