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免热处理紧固件的发展现状

“紧固件市场正在快速增长。这个市场在很大程度上取决于紧固件产品的质量和成本,在满足市场要求的情况下, 质量越高、成本越低、越具有竞争力。 ”
  紧固件市场情况
  紧固件是应用广泛的机械基础件,具有品种繁多、市场需求量大的行业特点,被广泛地应用于机械、电气、汽车、交通运输、航空航天等国民经济各个领域。
  目前关于世界紧固件市场,2004年全球紧固件可分3大市场。第一大市场是北美市场; 第二大市场是西欧;第三大市场就是亚洲国家美国、西欧紧固件需求量均大幅度提升,中国紧固件需求的增长在全世界排行榜列第一名。三大市场几乎囊括了全世界紧固件的总需求量。汽车工业是最大的用户,其次是维修工业市场和建筑工业,然后是电子工业。
  当全球经济一体化进程进一步加快的时候,我国国民经济仍将保持较高的增长速度。我国将逐步成为制造大国,必然拉动对紧固件的需求,市场空间很大。钢铁工业的快速发展,完全能够满足紧固件行业发展对紧固件用钢的需求,促使紧固件行业快速发展和壮大。标准紧固件随着紧固件制造的专业化、规模化已逐步成为国民经济的基础工业行业,并逐步实现了自动化生产。我国机械工业正在
快速发展,机械工业是紧固件行业最大的用户,它的复兴拉动了作为机械基础件重要组成部分的紧固件行业的兴起。我国的紧固件工业正发生新的变化,国家能源、交通、建筑业在不断发展,一批大中型骨干企业在这些重点领域已占据主导地位;汽车摩托车、铁路、煤炭,家电等原来主要依靠进口配套的主机行业,已开始逐步转向国内配套,国产紧固件开始占领这些市场;由于积极开辟国外市场,紧固件出口产品大大提高。随着我国逐步形成全球制造中心以及我国的机械工业、汽车工业等行业的发展,我国的紧固件的需求量正在快速增长。
  紧固件用钢存在的问题
  我国紧固件行业面临着诸多问题,影响和束缚着我国紧固件行业的发展。其中,产品结构不合理尤为突出。从国内紧固件消费结构来看,中、低档紧固件用钢国内已基本能满足要求,高档紧固件只能部分满足,尚存在低档产品供过于求,高档紧固件供不应求的状况。我国急需的高档紧固件部分只得依靠进口。造成这一现象的原因,除了紧固件行业自身原因使产品质量低下、档次不够和技术落后以外,钢铁企业向紧固件厂提供的紧固件用钢在性能上与国外同类产品相比还存在一定差距,如:紧固件用原材料均匀性能差,有时硬度严重偏高,无法在高速冷镦机上使用。
  各种紧固件通常由冷镦钢来制作。冷镦钢线材一般用低、中碳优质碳素钢和合金钢生产,主要用于制造螺栓、螺母、螺钉、铆钉等紧固件和一些冷镦成形的零部件,紧固件主要靠冷镦成形,因而要求原材料的硬度低,塑性好。国内紧固件用原材料基本是热轧状态,近一半的紧固件厂反映,来料的1/5存在开裂问题。由于冷镦钢在冷镦成形时主要存在着材料的开裂,脱碳问题,为此,紧固件厂不得不建立拉拔、退火工序进行材料的改制。各标准件厂生产紧固件前均需进行球化退火处理。对于高强度紧固件,原材料冷镦成成品之后,还需进行产品的最终热处理以提高性能。
  制作高强度(8.8级以上)紧固件用钢,由于最终使用性能的要求,必须是中碳钢或中碳合金钢。目前各冶金厂家生产的紧固件用钢因其金相组织很不理想,一般均难以直接进行冷镦变形。因此,紧固件在生产之前进行必要的球化退火是不可缺少的一个环节。
  这种处理工序不但增加成本,而且还会污染环境。特别对于大量的中小企业,由于不具备保护气氛热处理炉,常常会导致表面氧化和脱碳,严重影响标准件表面质量。因此,标准件制造行业迫切希望冶金厂能供应工艺料或可以直接拉拔、冷镦的免退火冷镦钢线材。
  免热处理紧固件棒线材的研究开发
  我国地域广大,经济发展不平衡,各地区需要不同层次的线材产品。虽然随着连续式、半连续式棒材轧机和高速线材轧机的建设,应用了很多先进的工艺和装备技术,紧固件棒线材在数量上、技术水平上都有了很大提高。但目前我国棒线材生产总体上仍是普通棒线材,而高档棒线材生产的技术水平相对发展较慢。预计“十五”期末,普通紧固件低档产品供过于求,高档次紧固件则严重短缺,我国每年仍将进口部分线材和紧固件。为更好的进入国际市场,这就对紧固件的制造提出了更高的要求。
  为适应紧固件行业快速发展的需求,我国钢铁企业也相继开展了一系列新品的研发工作,不断利用高新工艺技术,逐步改造和完善紧固件棒线材生产线, 如采用低温精轧技术,直条棒材在线缓冷技术等等,提高产品质量。宝钢、马钢、包钢、湘钢和邢钢等企业,面对国内高档紧固件用钢供不应求的现状,已成功开发出1018A,1022A,M10,S35K,ML35,Cr35Mo等一批较为先进的紧固件用钢。
  紧固件原料退火后有时仍然硬度偏高,塑性不足,在发生塑性变形时冷作硬化,其变形抗力较大。这不仅使紧固件在冷镦时工具消耗非常大、能耗高,而且由于其冷镦性能差,常常导致冷镦工艺无法稳定进行。这一问题困扰着紧固件制造部门,有的标准件生产厂家使用一种温镦工艺来制造紧固件,使先进的冷镦工艺无法实施。
  在国外,已经对免热处理紧固件进行了许多研究。而在我国,“在线软化处理高性能冷镦钢的研究开发”课题已被获准纳入“863”项目计划,并成功采用先进的生产工艺,试制出在线软化退火处理的高性能冷镦钢线材。使用证明该产品塑性高、可免退火,明显降低紧固件制造成本。
  北京科技大学进行了有关双相钢的高强度、高加工硬化率和高韧塑性的机理研究,对双相钢棒材进行了研制。其研制的冷成型高强度螺栓用热轧热处理双相钢棒材制成高强度级别的螺栓(8 8级),已使紧固件的制造形成了一个质的飞跃。
  目前东北大学采用控轧控冷技术,研制出免热处理高强度低屈强比热轧棒线材,该棒线材为具有多相组织的中碳合金钢,不经过退火直接冷镦成形,冷镦性能非常好,冷镦成的紧固件不再经过最终热处理,各项指标满足国家标准对高强度(8.8级以上)紧固件
的相应要求。控制棒线材不同的冷却速度(V1、 V2 、V3)。经过控轧控冷后的紧固件棒线材,具有铁素体、细片状珠光体、粒状贝氏体的多相组织。其中粒状贝氏体细小、弥散,残余奥氏体和MA岛明显存在。这个组织使棒线材屈服强度很低,紧固件用钢采用工艺料,根本无须进行预处理。由于冷镦变形过程中多相组织的应变诱导相变强化机制,冷镦出的紧固件产品不经过最终热处理,同样可获得很高的力学性能,其性能指标超过国家的相应标准。
  采用控轧控冷技术生产出的热轧棒线材,为使材料改制而进行的拉拔工序能够顺利实施,还是应该进行必要的磷化和皂化处理,但由于省掉了热处理,可不经过去除氧化皮的酸洗处理。同传统紧固件生产工艺流程(图1)相比,该流程已明显简化,大大缩短了生产周期,提高了劳动生产率。所获得的紧固件无氧化、脱碳缺陷,性能优异,属于高档次紧固件。这种紧固件由于成本降低,而质量提高,极大地增加了企业的经济效益。
  紧固件市场正在快速增长。这个市场在很大程度上取决于紧固件产品的质量和成本,在满足市场要求的情况下, 质量越高、成本越低、越具有竞争力。
  紧固件棒线材生产技术的发展和进步,都是围绕着提高产品质量和降低生产成本展开的。目前我国每年需花大量外汇进口优质棒线材产品。开发和应用先进和行之有效的新技术和新工艺,改造现有紧固件棒线材生产线,提高产品质量和降低生产成本,已成为紧固件用钢生产厂家所关注的问题。
  免热处理紧固件成本低,质量好,领先世界先进水平。其发展潜力巨大,市场前景广阔。

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