冷鐓鋼的質(zhì)量分析

1.3.1 化學(xué)成分

在滿足強(qiáng)度要求的前提下，較低的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以得到良好的拉拔、冷鐓性能；利用錳細(xì)化鐵素體晶粒、珠光體團(tuán)和珠光體片間距來(lái)提高調(diào)質(zhì)冷鐓鋼的強(qiáng)韌性，冷鐓鋼的碳含量對(duì)其韌性有很大影響，如果碳含量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)上限，則在加工過(guò)程中容易破裂，因?yàn)樘己窟^(guò)高則形成的片狀珠光體越多，片狀珠光體對(duì)鋼的塑韌性具有不利的影響。所以，在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格控制冷鐓鋼的碳含量。

硫和磷是鋼中的有害元素，分別導(dǎo)致鋼的冷、熱脆性。隨著鋼中氮含量的增加，鋼的強(qiáng)度，硬度和脆性增加，但成形性和韌性顯著降低，可焊性劣化。另外，氫是鋼中白點(diǎn)的根本原因，尤其是Cr-Mo、Cr-Mo-V鋼中的易形成白點(diǎn)（小裂縫）引起氫脆化；釩作為最重要的微合金元素之一，在鋼中形成的V（C，N）析出可抑制再結(jié)晶，起到細(xì)晶強(qiáng)化作用，在鐵素體中彌散的 V（C，N）可提高鋼的強(qiáng)度，碳氮化物粒度越小，析出強(qiáng)化效果越強(qiáng)；氧在鋼中主要以氧化物的形式存在，隨著金屬氧化物含量的增加，鋼的塑性和韌性顯著下降。此外，如果鋼水的脫氧性差會(huì)導(dǎo)致連鑄坯中的皮下氣泡和表面孔隙增多，嚴(yán)重影響鋼的質(zhì)量。

硅通常作為脫氧劑添加到鋼中，少量的硅會(huì)增加鋼的強(qiáng)度， 但是大量的硅會(huì)對(duì)鋼的形狀和韌性產(chǎn)生不利影響。錳可以減少硫的有害影響，提高材料的熱加工性能。同時(shí)，錳將提高鋼的強(qiáng)度，硬度和淬透性，增強(qiáng)加工硬化，從而降低材料的可塑性，但是過(guò)多增加錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，會(huì)導(dǎo)致珠光體的增多，降低鋼的韌性，且錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)1.0%時(shí)，會(huì)促進(jìn)貝氏體的生成；鋁在高溫下容易氧化，形成有害雜質(zhì)，降低鋼的機(jī)械性能；同時(shí)，鋁可以阻礙晶粒長(zhǎng)大，提高韌性，改善冷鐓鋼的整體性能，并減少扭轉(zhuǎn)過(guò)程中的應(yīng)變能力，因此，應(yīng)適度控制。

其他大部分合金元素會(huì)增加鋼的強(qiáng)度和韌性，從而影響鋼的加工性能，因而，這些合金元素的量應(yīng)取決于鋼的不同加工用途。

1.3.2 顯微組織

鋼中主要有害夾雜物是非金屬夾雜物，它們的存在不僅大大降低了鋼的強(qiáng)度和韌性，而且容易引起腐蝕和疲勞破壞，并影響鋼的微觀結(jié)構(gòu)。因此，應(yīng)采取各種措施去除減少鋼中的非金屬夾雜物，使殘余的夾雜物盡可能分布均勻。

鋼的晶粒越細(xì)，其變形越均勻，斷裂前具有很大的斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率，還可吸收更多的能量，提高鋼的韌性。并且， 晶粒越細(xì)晶界面積越大，晶界可以阻礙裂紋的擴(kuò)展。因此，鋼的晶粒越細(xì)，其綜合力學(xué)性能越好，對(duì)壓力加工越有利。對(duì)于已形成粗晶粒的冷鐓鋼來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)正火或調(diào)質(zhì)來(lái)細(xì)化晶粒。

冷鐓鋼顯微組織為鐵素體＋珠光體，不得出現(xiàn)片狀珠光體、貝氏體及 魏氏組織；而片狀珠光體會(huì)增加冷變形裂紋傾向，對(duì)冷鐓鋼成型性和壓力加工性明顯不利，因此，一般要通過(guò)調(diào)質(zhì)或正火將片狀珠光體轉(zhuǎn)化成顆粒狀或細(xì)片狀，這樣不但對(duì)壓力加工有利，也有利于鋼的綜合力學(xué)性能。

另外，冷鐓鋼在鑄造和熱軋后容易形成帶狀組織，而帶狀組織會(huì)降低垂直于軋制方向的伸長(zhǎng)率、斷面收縮率以及沖擊韌性，因此，需要通過(guò)一定的方法來(lái)消除或減輕，如擴(kuò)散退火、電渣重熔、快速結(jié)晶、增大鍛造比等方法。

1.3.3 表面質(zhì)量缺陷

冷鐓鋼盤(pán)條表面缺陷主要有劃傷、裂紋、折疊、皺紋和結(jié)疤等，破壞了材料表面基體的連續(xù)性。如果冷鐓鋼中存在表面缺陷，則在加工過(guò)程中容易引起應(yīng)力集中，并且促成冷鍛裂紋的形成和擴(kuò)展。因此，要求冷鐓鋼表面應(yīng)光滑，這就需要進(jìn)一步要求冷鐓鋼在鑄造和軋制過(guò)程中要嚴(yán)格控制生產(chǎn)工藝。此外，表層脫碳也可視為一種表面質(zhì)量缺陷，其容易造成表層強(qiáng)度降低、疲勞破壞加快，所以在軋制過(guò)程中應(yīng)制定可靠的預(yù)防措施來(lái)減小脫碳厚度。