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新日铁公司改进高强度螺栓用钢抗延迟断裂性的措施

新日铁公司改进高强度螺栓用钢抗延迟断裂性的措施


  强度等级为12.9的螺栓主要使用铬钼钢并做调质处理。该强度等级螺栓为避免发生延迟断裂的危险,对渗磷作出了规定。由于钢丝处理后的磷酸锌被膜在调质处理时会发生渗磷,为提高螺栓锻压时的加工性,因此在调质处理前要清除磷酸锌被膜,形成不含磷的石灰被膜。尤其是,还开发了润滑性比石灰被膜好的新型非磷被膜剂。强度等级超过12.9的螺栓如果使用普通钢材制作,发生延迟断裂的风险会进一步增大。
  因此,新日铁公司对化学成分进行设计,提出了各种利用加工工艺改进抗延迟断裂特性的高强度螺栓用钢材的开发思路。
  关于延迟断裂的评价和判定方法及标准仍然存在许多课题,抗拉强度超过1300MPa的高强度钢的使用还存在一定的局限性,但近年来其使用量已不断增加。
  强度等级超过12.9的高强度螺栓面临的课题是如何确保抗延迟断裂性。延迟断裂性或存在于钢中,或因外部环境侵入的氢会导致钢发生氢脆化现象,尤其是它会使晶界的结合力减弱,导致钢发生断裂。对此,新日铁公司主要采取以下措施改进抗延迟断裂性。
  1) 减少杂质元素
  在尽量减少P、S杂质元素的同时,减少Mn可以促使P、S的晶界产生偏析,由此可以强化晶界。
  2) 细化晶粒
  添加Ti、Nb和V等可以使晶粒细化,强化晶界,同时可以提高钢材的韧性和延性。
  3) 析出微细碳氮化物
  添加析出型的元素Mo、V和Ti等,通过高温回火处理可以使微细碳氮化物析出。这些化合物可以捕捉扩散性氢,减少有害氢。
  4) 利用珠光体组织
  含有珠光休组织的高碳钢在拉丝后进行冷锻压可以抑制晶界发生裂纹,同时有助于组织界面捕捉氢,即使强度高达1600MPa,也可以抑制延迟断裂。
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