1、高性能懸掛彈簧用鋼（UHS系列鋼）

　　為削減汽車CO₂排放量，有效的方法是車體輕量化和提高燃料效率。為此，日本神戶制鋼開發(fā)出高性能懸掛彈簧用鋼（UHS系列鋼）。

　　UHS系列鋼的特點

　　汽車懸掛彈簧的作用是保證乘用舒適性和駕駛穩(wěn)定性。過去采用的傳統(tǒng)懸掛彈簧用鋼的鋼號是SUP7。近年來，為實現(xiàn)汽車輕量化對懸掛彈簧用鋼提出了高性能化的要求。由于寒冷地區(qū)使用融雪劑，所以還要求懸掛彈簧具有良好的耐大氣候變化、抗彈性衰減性和耐腐蝕疲勞特性。一般來說，高性能懸掛彈簧用鋼線材硬度增加，可以提高耐大氣候變化和抗彈性衰減性，但對耐腐蝕疲勞特性顯著下降。日本神戶制鋼為同時提高上述兩種特性，對疲勞斷裂機理進行了研究，開發(fā)出UHS系列鋼。開發(fā)的原理如下：①添加Cr、Ni、Cu、Ti，降低C含量，生成非晶態(tài)銹層，減小腐蝕坑的尺寸；②添加Ti、V，利用碳化物等析出物捕集鋼中的氫；添加Si、降低C，提高懸掛彈簧鋼的基體的韌性，通過這兩點抑制鋼的氫脆。

　　UHS系列鋼中的UHS1900鋼在高應力環(huán)境下腐蝕疲勞強度增加，被許多客戶大量采用。UHS1900鋼是在更高應力環(huán)境下使用的懸掛彈簧鋼。傳統(tǒng)懸掛彈簧鋼SUP7硬度增加至52HRC時，耐大氣候變化性能提高10%，但腐蝕疲勞強度降低20%，而UHS1900鋼的腐蝕疲勞強度與常規(guī)的SUP7鋼相同，但強度增加了10%，實現(xiàn)了高強度化。如采用UHS1970鋼，則腐蝕疲勞強度與UHS1900鋼相同，耐大氣候變化性能比UHS1900鋼提高10%以上。

2、 高性能閥門彈簧用鋼（KHV鋼）

　　汽車輕量化對汽車發(fā)動機閥門彈簧提出了小型化的要求，此外，還要求閥門彈簧具有良好的疲勞強度和抗彈性衰減性。日本神戶制鋼開發(fā)出可提高燃料利用率、降低發(fā)動機高度（省空間）、疲勞強度和抗彈性衰減性良好的高強度閥門彈簧用鋼（KHV系列鋼）。有牌號：KHV10N、KHV12N等。KHV系列鋼的成分設計既提高了閥門彈簧性能，又可以利用傳統(tǒng)閥門彈簧用鋼SAE9254的生產(chǎn)工藝進行生產(chǎn)。在閥門彈簧性能方面，為了提高鋼的疲勞強度，進行了適于氮化處理的最佳成分設計，同時，減少了作為疲勞源的非金屬夾雜物量，并對非金屬夾雜物形態(tài)進行控制。

　　在提高抗彈性衰減性方面，進行了晶粒細化和抗回火軟化的成分設計，各種成分的作用是增加Cr、V含量，提高滲氮性和使晶粒細化。增加Si含量提高抗回火軟化性，并可對氮化處理導致的內(nèi)部硬度降低量進行控制，從而提高了抗彈性衰減性。添加Ni提高鋼的斷裂韌性值并與Cr、V的晶粒細化共同起作用，提高鋼的強韌性。

　　在夾雜物形態(tài)控制方面，進行了夾雜物低溶點控制并在熱軋和拉拔工藝中使夾雜物小型化（夾雜物無害化），使閥門彈簧用鋼具有高疲勞強度。

　　KHV系列鋼適用于高強度閥門彈簧和離合器彈簧等要求高疲勞強度、高抗彈性衰減性的零件。與傳統(tǒng)SAE9254鋼彈簧相比，最高強度級別的KHV12N氮化彈簧的疲勞強度提高50%，抗彈性衰減性提高60%。為此，彈簧的質(zhì)量可減輕自重50%。彈簧的輕量化不僅可提高燃料利用率，而且由于彈簧高度降低還可節(jié)省空間，并有助于發(fā)動機轉(zhuǎn)速的提高。

3、 焊接性能良好的低碳高強度線材（TNH系列鋼）

　　汽車發(fā)動機部件閥門座中的鋼絲結(jié)構架和彈簧鋼絲主要使用的是硬鋼線材，在其制造過程中要進行焊接或鉚接。由于硬線材料硬度高，焊接性能差，所以焊后要進行軟化退火熱處理，而鉚接的生產(chǎn)率較低。JFE條鋼線材廠開發(fā)出了焊接性能良好的低碳高強度線材（TNH線材）。
JFE條鋼線材廠有提高軋制線材性能的在線冷卻設備（汽霧冷卻、風冷），汽霧冷卻的冷卻速度比風冷大。TNH系列線材是采用汽霧冷卻工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品，該產(chǎn)品的組織是貝氏體組織，強度與硬鋼線材相同，并且具有良好的延展性和焊接性。TNH系列線材有強度相當于JIS G SWRH62A的TNH1線材和強度相當于JIS G SWRH82B的TNH2線材。

　?、?TNH線材鋼的化學成分

　　通過低碳化（0.12%-0.14%C）提高焊接性和拉拔加工性，添加0.8%-0.9%Si進行固溶強化提高抗彈性衰減性；添加1.5%-2.0%Mn和0.45%-0.60%Cr提高淬透性。此外，為使組織細化和保證焊接區(qū)的韌性，還添加了Nb和Ti元素。

　?、赥NH線材的主要特性

　　a. 焊接性 TNH線材與硬鋼線材相比，見表1數(shù)據(jù)所示：TNH線材焊接區(qū)韌性好，既使焊前不預熱，焊后不熱處理，焊接區(qū)（HAZ、熔合線）也不會產(chǎn)生裂紋。因此，可以提高焊接區(qū)的保證強度。

　　表1 TNH線材與硬鋼線材焊接性評價對比

鋼種	焊接區(qū)軟化熱處理	拉伸試驗		90°彎曲試驗
		抗拉強度/MPa	斷口位置	熔合線	HAZ
TNH線材	無	1422	HAZ	良好	良好
	有	1191	HAZ	良好	良好
硬鋼線材	有	1393	HAZ	裂紋	裂紋
	有	1152	HAZ	良好	良好

　　b. 抗彈性衰減性 用松弛試驗（JIS Z2276標準）對TNH鋼絲線材的抗彈性衰減性進行評價，常溫下TNH線材的鋼絲比硬鋼線材的抗彈性衰減性約提高40%。

　　c. 其他性能 由于TNH線材的碳含量低，所以比傳統(tǒng)硬鋼線材的耐腐蝕性好。TNH線材目前主要用于制造汽車零部件，如閥座結(jié)構架鋼絲、閥簧鋼絲、輪胎簾線等。用于變速器桿時可省略熱處理。

4、高性能冷鐓（鍛）用線材

　　冷鐓比熱鍛和切削加工的成材率高，生產(chǎn)效率也高，所以適用于汽車螺栓、螺母等小型零部件的制造。冷鐓用料主要是經(jīng)過軟化退火和表面潤滑處理的熱軋鋼線材，對這種線材的冷鐓性能和成品零件的特性都有嚴格的要求。日本神戶制鋼早在上世紀七十年代對冷鐓線材進行了開發(fā)，并實現(xiàn)KCH線材的牌號，實現(xiàn)產(chǎn)品系列化。

　　在此之后，日本神戶制鋼又陸續(xù)開發(fā)出各種新型鋼材，見表2，其中有可降低成本的硼鋼，可使零件輕量化的高強度螺栓用鋼KNDS系列鋼，可降低生產(chǎn)成本并減排CO₂的非調(diào)質(zhì)線材KNCH系列鋼，可提高模具壽命的KTCH系列鋼，可增加變形能力的KECH系列鋼等。
　　表2 典型高性能冷鐓（鍛）用線材的化學成分

線材牌號	化學成分（w%）
	C	Si	Mn	Cr	Mo	其他
KNDS4	0.40	0.05	0.50	1.0	1.0	V、Ti
KNCH85	0.30	0.05	1.50	--	--	Al
KTCH20	0.20	0.05	0.45	添加	--	B
KECH01	0.22	0.20	0.30	--	--	Nb

　　a. 高強度螺栓用鋼（KNDS系列鋼）

　　11T級以上的高強度螺栓存在著延遲斷裂問題，一般情況下避免使用低合金鋼SCM435等鋼種。日本神戶制鋼開發(fā)出具有抗延遲斷裂性能的KNDS2～KNDS4系列鋼。其性能特點是：一是利用微細碳氮化物捕集鋼中有害的氫；二是高溫回火處理提高強韌性。

　　b. 非調(diào)質(zhì)螺栓用線材（KNCH系列鋼）

　　通常，為提高冷鐓制品強度需要進行調(diào)質(zhì)處理（淬火回火）。日本神戶制鋼開發(fā)出可省略調(diào)質(zhì)處理的，具有高強度和良好冷鐓性的非調(diào)質(zhì)螺栓用線材KNCH7- KNCH10。其特點是：降低Si、N含量，增加Al含量，抑制鋼的加工硬化和應變時效；通過適宜的拉拔率，利用鮑辛格效應。采用KNCH7- KNCH10鋼可省略冷鐓后的調(diào)質(zhì)處理（CO₂減排）。

　　c. 提高模具壽命（KTCH系列鋼）

　　為減小對冷鐓模具施加的變形抗力，日本神戶制鋼開發(fā)出能夠抑制冷鐓加工發(fā)熱引起的動態(tài)應變時效，且能提高模具壽命的KNCH系列鋼，鋼的特點是：通過添加Cr、B，減少固溶C和固溶N；采用控制軋制和控制冷卻工藝生產(chǎn)線材。采用KNCH系列鋼提高了模具的壽命（模具費用降低，生產(chǎn)率提高）并可省略冷鐓前的軟化退火（CO₂減排）。

　　d. 增加變形能力（KECH系列鋼）

　　為適應冷鐓（鍛）的高速化和復雜部件的延展變形化，日本神戶制鋼開發(fā)出增加變形能力的KECH系列鋼。其特點是：用超低碳化增加變形能量；添加Si和Nb來保證鋼的強度。采用KECH系列鋼可省略冷鐓前的球化退火（CO₂減排），并可實現(xiàn)復雜零部件的延展變形化大批量生產(chǎn)。

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