成分要求
汽車螺栓用鋼ML20MnVB主要的化學(xué)成分（熔煉分析%）如表1所示，為改善鋼的冷變形性能，C含量一般在0.24%以下，在保證性能的前提下，C、Si含量控制在中下限。P、S含量均控制在0.015%以下，可改善鋼的冷鐓性能和耐延遲斷裂性能。鋼中錳含量控制在中上限，提高淬透性。同時(shí)為了細(xì)化晶粒，需要合理控制V、Al等合金元素含量，改善鋼的塑性和高溫回火穩(wěn)定性，減少淬火開(kāi)裂傾向。微量元素硼可大大提高鋼的淬透性，但鋼中硼含量大于0.0040%時(shí)會(huì)產(chǎn)生非固溶的硼化物，引起硼脆，冶煉時(shí)要控制鋼中的硼不被氧化和氮化。
工藝流程
電爐冶煉→LF精煉→VD精煉→連鑄→鑄坯緩冷→鑄坯驗(yàn)收→鑄坯修磨→加熱→除鱗→軋制→吐絲→控制冷卻→成品檢驗(yàn)→集卷→包裝→標(biāo)識(shí)→稱重→入庫(kù)。
生產(chǎn)過(guò)程控制
3.1 冶煉過(guò)程控制
第三煉鋼廠電爐冶煉鐵水和生鐵加入量不少于40噸/爐，使用優(yōu)質(zhì)廢鋼，嚴(yán)格控制有害元素含量，終點(diǎn)P含量要求不大于0.010%；加大出鋼脫氧劑的加入量，減少終脫氧的喂鋁量，以確保鋼中的氧含量和鋼的純凈度達(dá)到用戶要求；為了保證ML20MnVB鋼的產(chǎn)品質(zhì)量，LF精煉采用自行設(shè)計(jì)的精煉渣系；VD精煉破真空后定氫，控制氫含量不大于2.0ppm，否則重新進(jìn)行真空處理；連鑄過(guò)程使用結(jié)晶器電磁攪拌和末端電磁攪拌以提高鑄坯等軸晶區(qū)、降低中心偏析等。
3.2 軋制過(guò)程控制
3.2.1 加熱工藝控制
汽車螺栓用鋼ML20MnVB的高速線材廠加熱工藝制度及實(shí)際加熱情況如表2所示。一個(gè)軋制號(hào)必須由同一爐號(hào)的鋼坯組成，應(yīng)控制好爐溫和爐壓，按照加熱工藝制度進(jìn)行中下限控制，降低出鋼溫度，避免鋼坯在加熱爐內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間停留，防止鋼坯發(fā)生脫碳和過(guò)熱。
3.2.2 軋制工藝控制
汽車螺栓用鋼ML20MnVB的軋制工藝制度、實(shí)際軋制情況及公稱直徑為Φ16mm的外形尺寸如表3所示。正確設(shè)定粗中軋機(jī)各機(jī)架的孔型高度及輥縫尺寸，每小時(shí)用游標(biāo)卡尺測(cè)量粗軋機(jī)出口軋件尺寸，適時(shí)調(diào)整，確保粗中軋機(jī)組各架軋機(jī)之間的張力關(guān)系。預(yù)精軋過(guò)程根據(jù)生產(chǎn)的規(guī)格系列，合理調(diào)整每架軋機(jī)軋件尺寸，確保為精軋機(jī)提供合格的坯料，其中15#軋機(jī)軋件尺寸公差不超過(guò)±1.00mm，頭部和尾部尺寸公差不超過(guò)±1.30mm。同時(shí)正確設(shè)定孔型高度，為預(yù)精軋無(wú)張力軋制提供必要的條件。并且為確保成品盤條的表面質(zhì)量合格，滿足成品盤條1/2冷頂鍛不開(kāi)裂，軋制時(shí)還需注意卷曲過(guò)程中應(yīng)采用特制鼻錐進(jìn)行防護(hù)，打捆壓力不超過(guò)25t，防止擦傷、劃傷或擠傷、壓傷。成品運(yùn)輸采用精品物流，防止運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生磕碰、擦傷等影響產(chǎn)品使用的表面缺陷。
成品性能檢驗(yàn)
公稱直徑為Φ16mm的汽車螺栓用鋼ML20MnVB按照本文的化學(xué)成分設(shè)計(jì)及生產(chǎn)過(guò)程工藝控制進(jìn)行試制，成品盤條試樣長(zhǎng)度為公稱直徑的1.5倍，試樣經(jīng)1/2冷頂鍛不開(kāi)裂，其他各項(xiàng)性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果均合格，均滿足用戶技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
4.1 脫碳層
公稱直徑為Φ16mm的汽車螺栓用鋼ML20MnVB脫碳層按照GB/T 224-2019《鋼的脫碳層深度測(cè)定法》進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果如表4和圖1所示。
4.2 非金屬夾雜物
公稱直徑為Φ16mm的汽車螺栓用鋼ML20MnVB非金屬夾雜物檢驗(yàn)按照GB/T 10561-2005《鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖顯微檢驗(yàn)法》中A法進(jìn)行評(píng)級(jí)，結(jié)果如表5所示。
4.3 組織
公稱直徑為Φ16mm的汽車螺栓用鋼ML20MnVB的金相組織按照GB/T 13298-2015《金屬顯微組織檢驗(yàn)方法》進(jìn)行檢驗(yàn)評(píng)級(jí)，組織為鐵素體+珠光體，如圖2所示。
4.4 晶粒度
公稱直徑為Φ16mm的汽車螺栓用鋼ML20MnVB的晶粒度按照GB/T6394-2017《金屬平均晶粒度測(cè)定方法》進(jìn)行檢驗(yàn)評(píng)級(jí)，檢驗(yàn)結(jié)果8.0級(jí)，如圖3所示，滿足用戶細(xì)于7.0級(jí)的要求。
4.5 淬透性
公稱直徑為Φ16mm的汽車螺栓用鋼ML20MnVB的淬透性在Φ30mm軋件中間取樣，按照GB/T225-2006《鋼 淬透性的末端淬火試驗(yàn)方法》進(jìn)行檢驗(yàn)，試樣熱處理淬火溫度875±5℃，保溫100min水冷，檢驗(yàn)結(jié)果如表6所示。
結(jié)論
1）通過(guò)強(qiáng)化生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的ML20MnVB各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足用戶技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，質(zhì)量穩(wěn)定。
2）按照加熱工藝制度進(jìn)行中下限控制，降低出鋼溫度，脫碳層控制較好。
3）卷曲過(guò)程中采用特制鼻錐進(jìn)行防護(hù)，成品盤條1/2冷頂鍛不開(kāi)裂，表面質(zhì)量合格。
