新日鐵公司改進(jìn)高強(qiáng)度螺栓用鋼抗延遲斷裂性的措施
強(qiáng)度等級(jí)為12.9的螺栓主要使用鉻鉬鋼并做調(diào)質(zhì)處理。該強(qiáng)度等級(jí)螺栓為避免發(fā)生延遲斷裂的危險(xiǎn)，對(duì)滲磷作出了規(guī)定。由于鋼絲處理后的磷酸鋅被膜在調(diào)質(zhì)處理時(shí)會(huì)發(fā)生滲磷，為提高螺栓鍛壓時(shí)的加工性，因此在調(diào)質(zhì)處理前要清除磷酸鋅被膜，形成不含磷的石灰被膜。尤其是，還開發(fā)了潤(rùn)滑性比石灰被膜好的新型非磷被膜劑。強(qiáng)度等級(jí)超過12.9的螺栓如果使用普通鋼材制作，發(fā)生延遲斷裂的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)進(jìn)一步增大。
因此，新日鐵公司對(duì)化學(xué)成分進(jìn)行設(shè)計(jì)，提出了各種利用加工工藝改進(jìn)抗延遲斷裂特性的高強(qiáng)度螺栓用鋼材的開發(fā)思路。
關(guān)于延遲斷裂的評(píng)價(jià)和判定方法及標(biāo)準(zhǔn)仍然存在許多課題，抗拉強(qiáng)度超過1300MPa的高強(qiáng)度鋼的使用還存在一定的局限性，但近年來其使用量已不斷增加。
強(qiáng)度等級(jí)超過12.9的高強(qiáng)度螺栓面臨的課題是如何確保抗延遲斷裂性。延遲斷裂性或存在于鋼中，或因外部環(huán)境侵入的氫會(huì)導(dǎo)致鋼發(fā)生氫脆化現(xiàn)象，尤其是它會(huì)使晶界的結(jié)合力減弱，導(dǎo)致鋼發(fā)生斷裂。對(duì)此，新日鐵公司主要采取以下措施改進(jìn)抗延遲斷裂性。
1） 減少雜質(zhì)元素
在盡量減少P、S雜質(zhì)元素的同時(shí)，減少M(fèi)n可以促使P、S的晶界產(chǎn)生偏析，由此可以強(qiáng)化晶界。
2） 細(xì)化晶粒
添加Ti、Nb和V等可以使晶粒細(xì)化，強(qiáng)化晶界，同時(shí)可以提高鋼材的韌性和延性。
3） 析出微細(xì)碳氮化物
添加析出型的元素Mo、V和Ti等，通過高溫回火處理可以使微細(xì)碳氮化物析出。這些化合物可以捕捉擴(kuò)散性氫，減少有害氫。
4） 利用珠光體組織
含有珠光休組織的高碳鋼在拉絲后進(jìn)行冷鍛壓可以抑制晶界發(fā)生裂紋，同時(shí)有助于組織界面捕捉氫，即使強(qiáng)度高達(dá)1600MPa，也可以抑制延遲斷裂。
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