胡志軼

摘 要：在冷鐓鋼的生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中，通過(guò)分析總結(jié)冷鐓鋼開(kāi)裂的原因，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，提高了冷鐓鋼的產(chǎn)品質(zhì)量，滿足下游客戶生產(chǎn)需求。

關(guān)鍵詞：冷鐓鋼;開(kāi)裂;組織;表面缺陷

1 緒論

冷鐓鋼是廣泛用于制造螺栓、螺母、螺釘、鉚釘?shù)雀黝?lèi)標(biāo)準(zhǔn)件用鋼，它主要是利用金屬的塑性，采用冷鐓加工成型。由于冷鐓鋼在加工過(guò)程中形變量大且速度快，所以對(duì)鋼材的加工性能和機(jī)械性能均有嚴(yán)格要求。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，提高冷鐓鋼的產(chǎn)品質(zhì)量，滿足客戶需求。

2 冷鐓鋼使用中存在的質(zhì)量問(wèn)題

通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，冷鐓鋼在使用過(guò)程中出現(xiàn)的主要問(wèn)題是存在冷鐓開(kāi)裂的現(xiàn)象。

3 造成冷鐓鋼開(kāi)裂的主要因素

（1） 化學(xué)成分。①碳元素。冷鐓鋼中碳含量的高低對(duì)其韌性有很大影響，碳含量超標(biāo)會(huì)導(dǎo)致冷鐓鋼在加工過(guò)程中出現(xiàn)鐓頭開(kāi)裂，造成鐓頭開(kāi)裂的另一重要因素是鋼中存在球化不完全的碳化物相。生產(chǎn)過(guò)程中要嚴(yán)格將冷鐓鋼的含碳量按照標(biāo)準(zhǔn)的中下限來(lái)加以控制。②鋁元素。鋁在高溫下易氧化形成有害雜質(zhì)，降低鋼材的機(jī)械性能。但同時(shí)鋁元素也具有細(xì)化晶粒、改善鋼材韌性的作用，可以提高冷鐓鋼快速鐓頭以及降低搓絲過(guò)程中應(yīng)變時(shí)效等綜合性能。因此，應(yīng)對(duì)其加以適量控制。③硫、磷元素。硫和磷為鋼中有害元素，其會(huì)對(duì)鋼造成熱脆和冷脆現(xiàn)象，所以必須控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，盡可能降低更好。④硅、錳元素。硅常被用作脫氧劑加入鋼中，少量的硅能夠提高鋼的強(qiáng)度，但含量較多時(shí)則對(duì)鋼的塑形和韌性產(chǎn)生不利影響。錳能脫氧并減弱硫的有害作用，從而改善材料的熱加工性能。錳同時(shí)會(huì)提高鋼材的強(qiáng)度、硬度和淬透性，增強(qiáng)加工硬化，從而降低材料的塑性。⑤氮、氫、氧元素。氮：隨著鋼中氮含量的增加，鋼材的強(qiáng)度、硬度和脆性升高，但塑形和韌性顯著降低，焊接性能變差。氫：氫是鋼中產(chǎn)生白點(diǎn)的根本原因，這些存在于鋼中的白點(diǎn)（小裂紋）會(huì)使鋼材出現(xiàn)氫脆現(xiàn)象。氧：氧在鋼中主要以氧化物的形式存在，隨著鋼中非鐵氧化物的增多，鋼材的塑形和韌性明顯下降。此外，鋼水脫氧不良還會(huì)造成連鑄坯出現(xiàn)皮下氣泡和表面氣孔等質(zhì)量缺陷，對(duì)鋼材質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。⑥合金元素。合金元素可以改善鋼的強(qiáng)度和韌性，從而影響鋼材的工藝性能，應(yīng)根據(jù)鋼種的不同加工用途來(lái)確定合金元素的加入量。

（2）夾雜物。鋼中的夾雜物主要為非金屬夾雜物，此類(lèi)夾雜物的存在對(duì)鋼材造成極大地危害，不僅大大降低鋼材的強(qiáng)度和韌性，使鋼材極易產(chǎn)生腐蝕和疲勞破壞，還會(huì)影響鋼材組織結(jié)構(gòu)的完整性，在各種負(fù)荷的作用下造成應(yīng)力集中，成為鋼材裂紋的源點(diǎn)。因此，應(yīng)通過(guò)各種措施去除鋼中的非金屬夾雜物，對(duì)于殘余的夾雜物應(yīng)盡量使其能夠分布均勻。

（3）晶粒度。晶粒的粗細(xì)決定鋼材的性能。晶粒過(guò)粗，會(huì)加速鋼材的加工硬化，使脆性增加，隨著加工程度的深入會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂甚至裂斷。細(xì)晶粒鋼材則具有較高的塑形和韌性，能夠?qū)崿F(xiàn)較大的延伸率和斷面收縮率，不利于裂紋的發(fā)展，故細(xì)晶粒鋼的綜合機(jī)械性能較好，但具有較高的變形抗力。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，將冷鐓鋼晶粒度控制為8—10級(jí)，可滿足生產(chǎn)需求。

（4）金相組織。冷鐓鋼成品組織應(yīng)為鐵素體+粒狀珠光體，主要是由于球、粒狀珠光體的塑形較好，不易造成冷鐓開(kāi)裂，而片狀珠光體塑形較差，冷鐓開(kāi)裂的機(jī)率會(huì)成倍增加。另外，冷鐓鋼表面如有帶狀組織分布，在冷鐓過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)表里變形不均勻，應(yīng)力集中于表面，加之帶狀組織具有塑性低、脆性高的特點(diǎn)，也易發(fā)生冷鐓開(kāi)裂。因此在冶煉和軋制過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)控制防止帶狀組織的形成。

（5）表面質(zhì)量缺陷。裂紋、折疊和劃傷是影響冷鐓鋼性能的主要表面缺陷。冷鐓鋼若存在此類(lèi)表面缺陷，在加工時(shí)會(huì)引起應(yīng)力集中，極易出現(xiàn)冷頂鍛開(kāi)裂現(xiàn)象，因此線材表面應(yīng)光滑，不得出現(xiàn)影響使用的有害缺陷。

4 提高冷鐓鋼質(zhì)量的措施

提高冷鐓鋼質(zhì)量的措施主要有以下幾方面：

（1）提高鋼水冶煉過(guò)程的控制能力，加強(qiáng)對(duì)終點(diǎn)碳的控制，減少各爐之間化學(xué)成分的差值。提高含鋁冷鐓鋼中酸溶鋁的含量。

（2）鋼中的硫、磷、氧、氫等有害元素可通過(guò)鐵水預(yù)處理和爐外精煉有效去除，同時(shí)可以將氮、鋁的含量控制在適宜的范圍。

（3）采用LF爐外精煉和全程保護(hù)澆注，降低氧氮含量及夾雜物的形成。

（4）加強(qiáng)鋼坯驗(yàn)收和裝爐前的質(zhì)量檢查，防止有表面質(zhì)量問(wèn)題的鋼坯入爐，進(jìn)入下一道工序。

（5）嚴(yán)格控制在爐溫度和加熱時(shí)間，防止鋼坯在爐溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引起奧氏體晶粒粗大，影響成品晶粒度，同時(shí)優(yōu)化控冷工藝，確保獲得粒狀珠光體組織。

（6）加強(qiáng)導(dǎo)衛(wèi)以及軋輥安裝管理，防止導(dǎo)衛(wèi)擦傷軋件表面、防止錯(cuò)輥導(dǎo)致紅鋼出立式機(jī)架后發(fā)生扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，減少因成品單邊引起變形不均現(xiàn)象。

（7）針對(duì)盤(pán)條表面出現(xiàn)劃痕現(xiàn)象，加強(qiáng)軋件出成品機(jī)架后的控制，在檢查風(fēng)冷線是否有毛刺等劃傷表面，同時(shí)嚴(yán)格要求運(yùn)行方式，避免在運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)劃痕。

5 結(jié)語(yǔ)

如何解決冷鐓鋼在加工使用過(guò)程中出現(xiàn)鐓頭開(kāi)裂是大多數(shù)國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)在開(kāi)發(fā)生產(chǎn)冷鐓鋼過(guò)程中需要分析研究的主要課題。要提高冷鐓鋼合格率關(guān)鍵是加強(qiáng)過(guò)程控制，包括冶煉質(zhì)量的提高，軋制工藝參數(shù)的設(shè)定，控冷程序的制定等。所以只有通過(guò)嚴(yán)格加強(qiáng)工序過(guò)程控制，最終才能提高冷鐓鋼的綜合使用性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]李堯主編.金屬塑性成形原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：135-136.

[2]李慧峰，張文茹，張國(guó)儒.影響高線產(chǎn)品冷鐓性能軋鋼因素的分析及控制[J].鋼鐵，2003，38（1）25-27，70.

[3]崔忠圻.金屬學(xué)與熱處理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993：165-198.

[4]周建男，袁長(zhǎng)波，姜士全.冷鐓鋼性能試驗(yàn)研究[J].冶金標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2005，43（2）：19-22.

[5]宋強(qiáng)，倪達(dá).中碳冷鐓鋼冷鐓爆裂原因分析[J].冶金標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2007，45（3）：22-25.

[6]張先鳴.我國(guó)冷鐓鋼的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].金屬制品，2009，35（2）：43-47.

[7]沈德山，張先鳴.汽車(chē)緊固件用冷鐓線材的現(xiàn)狀[J].金屬制品，2009，35（3）：33-35.

[8]劉建勛，李壯，吳迪.鉚螺鋼冷鐓開(kāi)裂的分析和精煉工藝的改進(jìn)[J].特殊鋼，2006，27（3）：55-56.