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特殊钢根据其特性、用途不同可分为以下种大类:
碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、易切削钢、合金结构钢、弹簧钢、滚动轴承钢、合金工具钢和高速工具钢.
与普通钢相比,特殊钢具有更高的强度和韧性、物理性能、化学性能、生物相容性和工艺性能。
与普通钢相比,特殊钢具有高纯度、高均匀性、超细组织和高精度等特点:
(1)高纯度。有针对性降低钢中气体、夹杂物(含低熔点金属夹杂物)的含量。钢的纯度提高到一定限度,不但可以大幅度提高钢的原有性能,还可以赋予钢以新的性能。例如轴承钢中的氧含量从30×10-6降低到5×10-6,则轴承寿命提高30倍。通用奥氏体不锈钢中的磷降低到3×10-6则对应力腐蚀免疫。20世纪末大生产所能达到的钢的纯度水平(10)为:氢≤1,氧≤5、碳≤10、硫≤10、氮≤15、磷≤25。

目前,中国汽车用齿轮钢的主体钢种仍是20CrMnTi,该钢种通常采用气体渗碳工艺,由于渗碳气氛中氧化性气体的存在,导致渗层中对氧亲和力较大的元素Si、Mn、Cr在晶界处发生氧化,形成晶界氧化层。晶界氧化层的发生会导致渗层Si、Mn、Cr等合金元素固溶量下降,降低渗层的淬透性,从而降低渗层的硬度并导致非马氏体组织的产生,进而显著降低齿轮的疲劳性能。为解决这一问题可以采用两种手段:
1)采用特殊的热处理工艺。真空渗碳可降低渗碳气氛中的氧势,从而可以较为有效地减小渗碳层晶界氧化的发生程度;稀土渗碳工艺也可以降低晶界氧化程度,由于稀土优先在工件表面富集并择优沿钢的晶界扩散,而且与氧的亲合力远比Si、Mn、Cr高得多,它将优先与氧结合,阻碍氧原子继续向内扩散,从而有助于减轻非马氏体组织的产生。


汽车行业对悬簧强度的要求越来越高,设计应力提高到1100-1200MPa,为此日本开发出添加合金来提高强度和提高耐腐蚀疲劳强度的钢材。中国弹簧钢无法满足高档乘用车悬架簧用钢性能需求,强度1200MPa及以上悬架弹簧产品用弹簧钢全部依赖进口。然而,近年来,为规避资源风险、降低成本和实现原材料的全球化供给,强烈要求使用标准钢(SAE9254)维持高强度,而且强烈要求提高钢的韧性,因此越来越多地采用喷丸硬化处理取代处理费用高的表面硬化热处理。喷丸硬化处理将压缩残余应力作用于表面,可提高抗疲劳强度,减小表面缺陷的影响程度,因此近年来将它视为表面处理不可或缺的技术。随着表面强化技术的发展,悬簧的设计应力也达到了1200MPa级。预计今后对高强度悬簧用钢的强度、韧性和耐腐蚀性及耐用性的要求将越来越高。未来,随着汽车轻量化,发展高强度、优良抗弹减性能和抗疲劳性能的汽车悬架用弹簧钢是提高中国高端装备零部件自主配套能力、有效替代进口的必然趋势。



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