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冷镦钢是用来生产紧固件的钢种,是紧固件行业的关键原材料。钢中存在冶金缺陷和组织控制不良,将可能导致其在冷镦变形过程中发生冷镦开裂,影响产品成材率。结合江苏永钢集团的实际生产条件,本文围绕SWRCH35K冷镦钢的开发,通过统计缺陷分析找出影响冷镦开裂的主要因素,比较分析了不同原始组织的冷变形能力,并在实验室内开展了SWRCH35K的在线软化试验研究,以期为SWRCH35K的高性能化提供理论指导。
冷镦开裂的失效分析表明,冶金缺陷是导致冷镦钢冷镦开裂的首要因素。统计表明,盘条表面深度为40μm以上的划伤易导致1/2冷镦纵向线裂,而要保证1/3冷镦合格,划伤深度应不超过22μm。盘条45°斜裂主要是由组织控制不良引起的,在冷镦产生明显鼓形后,该处径向应变值趋于零,轴向应变与周向应变以等速率增加,形成45°方向的纯剪切状态,从而使裂纹沿45°方向扩展。
比较分析了SWRCH35K冷镦钢不同组织状态的冷变形能力。结果表明:球化退火态SWRCH35K中,铁素体受到的局部塑性变形程度最大,其小角晶界含量的增加比热轧态SWRCH35K中的铁素体更为显著,动态回复更易发生,加工硬化率更低;而调质态SWRCH35K中,铁素体的部分小角晶界在形变后期转变为大角晶界,晶粒被分割细化;球化退火态和调质态SWRCH35K中的铁素体大形变后易形成界面位错结构,而热轧态SWRCH35K中的铁素体在片状珠光体/铁素体界面和片状珠光体内主要形成胞状位错结构。此外,铁素体压缩形变后主要形成<100>和<111>织构,其中调质态SWRCH35K中的铁素体中织构的组分和强度随形变量的增加速度和增幅最大。因此,SWRCH35K中球化退火态组织的冷变形能力最好,对降低冷镦开裂倾向最有利。
SWRCH35K的热模拟试验结果表明:单道次形变时,在700℃形变缓冷后,渗碳体球化效果优于750℃且铁素体晶粒尺寸大于670℃,从而获得最低的硬度值。700℃双道次形变时,道次间隔等温使形变诱导铁素体(DIF)长大并软化,第二道次形变后,不仅生成新的DIF,还使得第一道次生成的DIF发生动态再结晶。双道次形变缓冷后,渗碳体球化效果稍弱于700℃单道次形变,但铁素体晶粒尺寸更大,因此同样获得了较低的硬度值。