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9月29日，技術(shù)中心特鋼實(shí)驗(yàn)室內(nèi)一派緊張忙碌景象，工業(yè)線材領(lǐng)域團(tuán)隊(duì)技術(shù)人員神情專注地盯著正在進(jìn)行的淬回火熱處理正交試驗(yàn)……
“這次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)看起來很不錯(cuò)啊！”團(tuán)隊(duì)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(diǎn)點(diǎn)波動(dòng)都不能放過。”
彈簧鋼是典型的特鋼產(chǎn)品，其中高端的高強(qiáng)彈簧鋼主要應(yīng)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(yīng)力作用，因而對(duì)其性能要求較高，必須在具備高強(qiáng)度的同時(shí)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(gè)高端市場的巨大潛力，馬鋼研發(fā)、制造團(tuán)隊(duì)下定決心要攻克高強(qiáng)彈簧鋼的技術(shù)難關(guān)。
克難題，成功研制高強(qiáng)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(jìn)。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(yán)苛。如重載列車懸掛簧要求強(qiáng)度達(dá)到1900MPa級(jí)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(yīng)力下工作，彈簧鋼橫截面上的應(yīng)力沿徑向從中心到邊緣逐漸增加，表面所受的載荷最大，對(duì)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(kuò)散系數(shù)，加劇脫碳的產(chǎn)生。”姜婷表示，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(diǎn)、難點(diǎn)問題。
面對(duì)這一難題，技術(shù)中心和制造單元緊密合作，通過實(shí)驗(yàn)，不斷優(yōu)化加熱時(shí)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(diǎn)，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(dāng)新材料被送往用戶試用驗(yàn)證時(shí)，又發(fā)現(xiàn)熱處理力學(xué)性能存在波動(dòng)。
“不達(dá)目的不罷休！”團(tuán)隊(duì)成員們隨即展開新一輪熱處理試驗(yàn)并進(jìn)行微觀組織結(jié)構(gòu)分析，努力探尋波動(dòng)原因。“最后，我們經(jīng)過合理優(yōu)化淬火、回火的溫度和時(shí)間，消除了熱處理力學(xué)波動(dòng)的問題，產(chǎn)品性能完全達(dá)到了客戶的要求。”姜婷介紹，“用戶對(duì)馬鋼優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)非常滿意，目前馬鋼高強(qiáng)度軌交彈簧鋼的國內(nèi)市占率已達(dá)到三分之一。
再突破，國內(nèi)首發(fā)超高強(qiáng)汽車懸架簧用鋼
如果說高強(qiáng)軌道交通彈簧鋼的成功研發(fā)是馬鋼研發(fā)制造團(tuán)隊(duì)的一次壯麗遠(yuǎn)征，那么國內(nèi)首發(fā)的2100MPa級(jí)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(tuán)隊(duì)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(jiān)定信念，在超高強(qiáng)汽車懸架簧用鋼研發(fā)之路上奮力奔跑。通過團(tuán)隊(duì)持續(xù)數(shù)年的艱辛探索，成功研制出質(zhì)量達(dá)到國際先進(jìn)水平的2100MPa級(jí)超高強(qiáng)度彈簧鋼，填補(bǔ)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(rèn)證，并成功替代進(jìn)口產(chǎn)品應(yīng)用在某德系高端車型上，實(shí)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(yīng)用馬鋼超高強(qiáng)汽車懸架簧用鋼，為實(shí)現(xiàn)高端制造關(guān)鍵零部件國產(chǎn)化作出了積極貢獻(xiàn)。”團(tuán)隊(duì)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(qiáng)度匹配的高韌性是一個(gè)技術(shù)難關(guān)。就是說，我們需要在保持高強(qiáng)度的同時(shí)，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(jì)方案。”回憶研發(fā)攻關(guān)的過程，周大元表示，那段時(shí)間，他們幾乎天天泡在實(shí)驗(yàn)室里，深入研究各種合金元素和熱處理工藝匹配對(duì)彈簧鋼性能的影響，實(shí)施不同合金組合和熱處理工藝正交試驗(yàn)，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(yàn)和調(diào)整，團(tuán)隊(duì)終于取得了突破性的進(jìn)展。通過特定的合金成分設(shè)計(jì)，結(jié)合淬回火熱處理工藝的優(yōu)化，他們成功實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品在達(dá)到2100MPa超高強(qiáng)度的同時(shí)，兼具高韌性。
來不及歡慶這一重要技術(shù)突破，團(tuán)隊(duì)又埋頭展開新一輪攻堅(jiān)。
“強(qiáng)韌性的問題解決了，還有疲勞性能這個(gè)攔路虎。”周大元介紹，高端車型的高應(yīng)力彈簧對(duì)疲勞壽命的要求比普通車型高出許多，因而對(duì)鋼中夾雜物、偏析度要求極高。為此，團(tuán)隊(duì)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(shí)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(qiáng)汽車懸架簧用鋼實(shí)際疲勞壽命遠(yuǎn)超用戶要求，贏得得了用戶的高度贊譽(yù)。
技術(shù)攻堅(jiān)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(tuán)隊(duì)累計(jì)獲得國家授權(quán)專利20余項(xiàng)，開發(fā)的新產(chǎn)品獲得安徽省專利獎(jiǎng)金獎(jiǎng)，并通過省級(jí)新產(chǎn)品鑒定，在高端市場得到了廣泛應(yīng)用。
（轉(zhuǎn)自：馬鋼家園）
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