非調質鋼研發與應用動向

非調質鋼最早是德國帝森特鋼公司在20世紀70年代初開發成功的，由于具有節省能源和材料、減少淬火變形開裂、工藝簡單等優點而得到迅速的發展，尤其在汽車工業中獲得廣泛的應用。近幾十年，隨著能源緊張及石油危機的出現，非調質鋼因其能夠省去耗能很大的調質工序而引起更大的重視，獲得了快速的研制與開發。目前，國外汽車上許多鍛件都已采用了非調質鋼制造。德國大眾用非調質鋼制造的轎車連桿年產250萬件;瑞典Volvo公司每年耗用25000噸非調質鋼用于制造汽車零件。日本55%的軸類零件、75%的鍛造結構件均已采用非調質鋼制造，其中三菱汽車公司的轉向系統和傳動系統所用的熱鍛件幾乎全部非調質化了;豐田、住友等公司有90%的曲軸、75%的連桿用非調質鋼制造。國內汽車廠也在積極開發應用非調質鋼或引進國外非調質鋼制造技術來制備汽車零件。

目前，非調質鋼的研發有以下一些特點。

非調質鋼連鑄工藝越來越被廣泛采用，逐漸取代模鑄工藝。與傳統模鑄工藝相比，連鑄法生產具有生產效率高、成本低等特點，是未來發展的趨勢。德國、日本90%非調質鋼采用連鑄法生產，通過采用電磁攪拌明顯改善了鑄坯偏析。我國也已有許多鋼廠采用連鑄法生產非調質鋼，如寶鋼、撫順特鋼、大連鋼廠、江陰興澄鋼廠、唐鋼、攀鋼、首鋼等。

熱鍛后空冷高強度貝氏體鋼成為非調質鋼研發的重要方向。研究結果表明，在同樣的碳當量下，貝氏體鋼的抗拉強度比鐵素體-珠光體鋼高200MPa以上，具有明顯的優勢。阿塞洛公司開發的中碳Mn-Si-Cr系空冷貝氏體鋼在實驗室獲得的最佳性能為抗拉強度1150MPa，伸長率20%;韓國浦項公司開發的低成本空冷微合金化低碳貝氏體鋼(0.15%C、1.8%Mn、0.02%B)的抗拉強度為825MPa，伸長率11.1%，可以滿足汽車轉向節拉桿的技術要求。我國汽車工業目前應用較多的是清華大學發明的低碳貝氏體鋼12Mn2VB，主要做前橋、轉向臂、彎直臂等，已在一汽、二汽、江鈴汽車廠使用。

優化成分設計。通過合理調整鋼中化學成分，開發出成本低、性能更優良的新型非調質鋼。比如，法國、德國、意大利開發了含Nb非調質鋼，利用了Nb的作用，達到細化晶粒、減小珠光體片層間距、增大析出強化的效果。其最新研究成果METASASAFE1000鋼(0.45%C、0.3%Si、1.5%Mn、0.12%V、0.04%Nb)，熱軋或熱鍛態強度穩定超過1000MPa。目前，國外研制開發了大量的V-Nb復合微合金化的非調質鋼，在汽車零件上的使用率已達60%以上。成分優化的基本思路是：通過添加Mn和Cr，降低Ac1轉變溫度，從而細化珠光體，并增加其體積分數;通過添加微量元素V、Nb、Ti以細晶強化和沉淀強化方式提高強韌性;添加一定量的S可以改善切削性能，并通過形成MnS-VN復合粒子使組織有效細化，提高強韌性。