弹簧钢(悬架弹簧和气门弹簧)夹杂物控制到多少微米可接受?

近年来,我国汽车工业发展迅猛,产量从2009年的1300多万辆猛增到2017年的3000万辆,已超过美国成为全球第一汽车生产大国。未来几年,汽车行业每年至少仍有5%左右的增长。汽车用弹簧需求将持续增长,弹簧钢需求也将同步增长。随着我国汽车工业的快速发展,汽车用弹簧钢需求大幅增加。汽车轻量化,使汽车用弹簧钢向着高强度、高应力方向发展。
总结多年的工作经验,对比其它对夹杂物要求高的钢种,如管线钢,认为夹杂物的尺寸控制在5μm以内,即5微米是当前比较合适的,5微米以下的夹杂物尺寸是可以接受的。

弹簧钢失效的一个重要形式为疲劳断裂,而引起疲劳断裂的原因往往是钢中的非金属夹杂物。非金属夹杂物周围的应力集中,容易导致裂纹产生。

夹杂物控制在弹簧钢生产的过程中,因不同的脱氧方式,对夹杂物控制的方向大致分为两种。一种为夹杂物塑性化工艺,采用硅或硅锰脱氧配合低碱度精炼渣,将夹杂物控制在CaO-SiO2-Al2O3系中的钙斜长石、磷石英和假硅灰石附近,即低熔点塑性区,使夹杂物有着良好的塑性变形能力;另一种为超低氧工艺,采用铝脱氧配合高碱度精炼渣,减少夹杂物数量的同时尽量控制夹杂物在CaO-SiO2-Al2O3系中的铝酸三钙、钙黄长石、铝酸钙附近,即低熔点塑性区。两者的控制都是低熔点塑性区。只是渣所包括的成分不同而已。

研究人员对国内一线钢厂和新日铁住金55SiCr弹簧钢进行了化学分析比较。新日铁住金Als含量为0.023%,明显高于国内一线钢厂,而T.O仅为7×10-6,远低于国内一线钢厂。新日铁住金生产的55SiCr弹簧钢明显采用了铝脱氧。另此,对新日铁住金夹杂物进行分析发现,夹杂物并不是塑形夹杂,而是直径细小的脆硬性夹杂,颗粒细小,小于5微米,反而能起到提高抗拉强度的作用。

国产55SiCrA钢中夹杂物中平均ω(Al2O3)高达42 %,夹杂物基本均偏离低熔点区,夹杂物长宽比均小于3,宽度尺寸大,多呈块状。而国外弹簧钢中夹杂物基本都在低熔点区,夹杂物中平均ω(Al2O3)均低于15%,夹杂物变形性好,宽度尺寸小,多呈长条状。

来源:中国冶金报-中国钢铁资讯网