行業(yè)數(shù)據(jù)

馬鋼聚力研發(fā)高強韌彈簧鋼

2024年10月15日09:06   來源：馬鋼家園
摘要：近年來，馬鋼彈簧鋼研發(fā)制造團隊累計獲得國家授權(quán)專利20余項，開發(fā)的新產(chǎn)品獲得安徽省專利獎金獎

9月29日，技術(shù)中心特鋼實驗室內(nèi)一派緊張忙碌景象，工業(yè)線材領(lǐng)域團隊技術(shù)人員神情專注地盯著正在進行的淬回火熱處理正交試驗……

“這次試驗的數(shù)據(jù)看起來很不錯??！”團隊長姜婷興奮地說，不過隨即又皺起眉頭：“還不能掉以輕心，彈簧鋼的性能要求極高，一點點波動都不能放過?！?/p>

彈簧鋼是典型的特鋼產(chǎn)品，其中高端的高強彈簧鋼主要應用于軌道交通和汽車行業(yè)，在服役過程中需要頻繁承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、拉壓、沖擊等多種應力作用，因而對其性能要求較高，必須在具備高強度的同時兼顧高韌塑性、高疲勞性能、高抗彈減性能。“越是性能要求高、開發(fā)難度大，產(chǎn)品的附加值就越高”正是看中了這個高端市場的巨大潛力，馬鋼研發(fā)、制造團隊下定決心要攻克高強彈簧鋼的技術(shù)難關(guān)。

克難題，成功研制高強度軌道交通彈簧鋼

軌道交通產(chǎn)業(yè)是國家支柱產(chǎn)業(yè)，正朝著高速重載化、長壽命和低碳降本的方向邁進。軌交彈簧作為這一領(lǐng)域的關(guān)鍵核心零部件之一，其性能要求極為嚴苛。如重載列車懸掛簧要求強度達到1900MPa級以上，疲勞壽命30萬次以上，國內(nèi)只有少數(shù)鋼企可生產(chǎn)。

“作為重要減震彈性元件，在周期性交變應力下工作，彈簧鋼橫截面上的應力沿徑向從中心到邊緣逐漸增加，表面所受的載荷最大，對表面脫碳要求較高。但是為了保證彈簧的彈性，鋼中硅含量比一般鋼種高出數(shù)倍，而硅的增加大大提高了鋼中碳擴散系數(shù)，加劇脫碳的產(chǎn)生?！苯帽硎?，兩者相互制約、矛盾沖突，正是軌道交通彈簧鋼研發(fā)制造必須解決的重點、難點問題。

面對這一難題，技術(shù)中心和制造單元緊密合作，通過實驗，不斷優(yōu)化加熱時間和溫度、加熱方式、控軋控冷工藝。經(jīng)過無數(shù)次的嘗試和失敗，他們終于攻克了技術(shù)難點，找到了解決方案，開發(fā)出“S”型分段溫控加熱工藝，使最終產(chǎn)品的脫碳層得到了有效控制。

然而，當新材料被送往用戶試用驗證時，又發(fā)現(xiàn)熱處理力學性能存在波動。

“不達目的不罷休！”團隊成員們隨即展開新一輪熱處理試驗并進行微觀組織結(jié)構(gòu)分析，努力探尋波動原因?！白詈?，我們經(jīng)過合理優(yōu)化淬火、回火的溫度和時間，消除了熱處理力學波動的問題，產(chǎn)品性能完全達到了客戶的要求。”姜婷介紹，“用戶對馬鋼優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務非常滿意，目前馬鋼高強度軌交彈簧鋼的國內(nèi)市占率已達到三分之一。

再突破，國內(nèi)首發(fā)超高強汽車懸架簧用鋼

如果說高強軌道交通彈簧鋼的成功研發(fā)是馬鋼研發(fā)制造團隊的一次壯麗遠征，那么國內(nèi)首發(fā)的2100MPa級汽車懸架簧用鋼則是他們向業(yè)界展示的一張閃亮名片。

近年來，技術(shù)中心彈簧鋼研發(fā)團隊和制造單元懷揣自主創(chuàng)新的滿腔熱情，以勇闖“無人區(qū)”的堅定信念，在超高強汽車懸架簧用鋼研發(fā)之路上奮力奔跑。通過團隊持續(xù)數(shù)年的艱辛探索，成功研制出質(zhì)量達到國際先進水平的2100MPa級超高強度彈簧鋼，填補了國內(nèi)空白，通過了行業(yè)龍頭企業(yè)蒂森德國總部的認證，并成功替代進口產(chǎn)品應用在某德系高端車型上，實現(xiàn)了馬鋼乃至中國鋼鐵行業(yè)在這一領(lǐng)域的重大突破。

“現(xiàn)在，這款德系高端車型已經(jīng)全線應用馬鋼超高強汽車懸架簧用鋼，為實現(xiàn)高端制造關(guān)鍵零部件國產(chǎn)化作出了積極貢獻?！眻F隊成員周大元自豪地說。

成功緣自付出，喜悅來自汗水。

“在研發(fā)過程中，我們面臨諸多挑戰(zhàn)。其中，與高強度匹配的高韌性是一個技術(shù)難關(guān)。就是說，我們需要在保持高強度的同時，找到一種能夠提升韌性和拓寬熱處理工藝窗口的合金成分設(shè)計方案?！被貞浹邪l(fā)攻關(guān)的過程，周大元表示，那段時間，他們幾乎天天泡在實驗室里，深入研究各種合金元素和熱處理工藝匹配對彈簧鋼性能的影響，實施不同合金組合和熱處理工藝正交試驗，通過不斷調(diào)整和優(yōu)化，拓寬熱處理工藝窗口。經(jīng)過無數(shù)次的試驗和調(diào)整，團隊終于取得了突破性的進展。通過特定的合金成分設(shè)計，結(jié)合淬回火熱處理工藝的優(yōu)化，他們成功實現(xiàn)了產(chǎn)品在達到2100MPa超高強度的同時，兼具高韌性。

來不及歡慶這一重要技術(shù)突破，團隊又埋頭展開新一輪攻堅。

“強韌性的問題解決了，還有疲勞性能這個攔路虎?！敝艽笤榻B，高端車型的高應力彈簧對疲勞壽命的要求比普通車型高出許多，因而對鋼中夾雜物、偏析度要求極高。為此，團隊守在火熱的煉鋼和連鑄區(qū)域，多次調(diào)整脫氧方式、堿度、真空脫氣時間等各種工藝參數(shù)，最終獲得了高潔凈度和高均質(zhì)度的產(chǎn)品，使馬鋼生產(chǎn)的超高強汽車懸架簧用鋼實際疲勞壽命遠超用戶要求，贏得得了用戶的高度贊譽。

技術(shù)攻堅破瓶頸，自主創(chuàng)新攀高峰。近年來，馬鋼彈簧鋼研發(fā)制造團隊累計獲得國家授權(quán)專利20余項，開發(fā)的新產(chǎn)品獲得安徽省專利獎金獎，并通過省級新產(chǎn)品鑒定，在高端市場得到了廣泛應用。

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