（信息来源：中天钢铁集团特钢公司）

一、研究的背景与问题

在国家“碳达峰”及“碳中和”的双碳政策下，特钢生产技术向“绿色化、节约化”发展，其核心是资源节约型钢铁产品的研发和广泛应用，满足减免工序、减少碳排放、降低成本等要求。

我国基础件用钢年产量超过3000万吨，约占特殊钢总量的30%，是量大面广的特殊钢品种。基础件产品种类丰富、制造工序繁多且质量要求逐步提升，对原材料的组织和性能提出特殊要求，但目前中高碳特钢线材在线组织性能精准调控仍是突出的技术难题，典型代表有：1）弹簧钢51CrV4等淬透性较强，小规格线材常规工艺易出现M+B组织，直接深拉拔时材料心部易发生“人字型”裂纹；2）8.8级紧固件用免退火冷镦钢市场需求量大，但当前产品球化/退化珠光体比例小，变形抗力大，模具损耗高而应用受限；3）工具钢S2（67SiCrNiMoV）淬透性高，轧后易形成M组织，在储运及加工过程易发生脆断导致报废；4）因低温变形抗力大，轴承钢100Cr6传统工艺不利于碳化物网状控制，显著影响滚动体轴承疲劳寿命；5）高强帘线钢LX86A要求原材料具有高索氏体化率、无封闭网碳，以保证深拉拔及捻股及疲劳性能，因此通常采用离线热处理（球化退火、盐浴或铅浴）及二火材等工艺来解决，带来成本增加、成材率低、能耗高、环境污染等一系列问题。

中天钢铁集团特钢公司通过在线组织调控技术的持续创新是有效解决上述问题的有效途径。传统控轧控冷技术（TMCP）主要应用于板带及型材生产，相关研究及技术成果较多。相比之下，基础件用特殊钢线材的在线组织调控技术研究相对薄弱，缺乏系统性，应用受限。因此当前特钢厂亟需结合下游用户的需求，加强研究力度，加快推进我国特钢线材的高品质、绿色化、节约化发展进程。

二、解决问题的思路与技术方案

本项目发挥中天钢铁集团特钢公司的*技术和装备优势，针对弹簧钢51CrV4、紧固件用钢ZT35K-M、工具钢S2（67SiCrNiMoV）、轴承钢100Cr6以及帘线钢LX86A的个性化需求开展在线组织调控技术及机理研究。

解决的思路和方案包括：1）采用连铸轻重压下160mm²优质方坯进行生产；2）借助数值模拟研究摩根MINI/RSM机组轧制温升、载荷和轧速的关系，探索轧制温度和速度的Z佳匹配；3）对水箱和风机实施技术改造，突破现有冷却能力；4）根据不同钢种特性、二次加工及服役性能要求，研究试验钢的动态相变行为和规律，阐明形变诱导相变、离异共析/退化珠光体转变、变形强化相变等机理，通过反复验证与工艺优化，利用多元组合控轧控冷工艺创新，实现51CrV4、ZT35K-M及S2等亚共析钢的在线“软化”，以及100Cr6和LX86A的低级别网状渗碳体和高索氏体化率控制，形成高品质基础件用钢的在线组织调控技术开发集成创新。所采用的工艺技术如图1所示。

①弹簧钢；②工具钢；③冷镦钢；④帘线钢；⑤轴承钢

图1 特钢线材在线组织调控工艺技术图

二、主要创新性成果

1、开发出亚共析钢在线“软化”新技术

（1）ZT35K-M在线“软化”技术

基于设备升级改造突破低温大变形量轧制及轧后“超慢冷”的工艺，开发了DIFT、离异共析及退化珠光休相变的工艺技术，技术原理如图2所示，精轧和终轧控制在未再结晶区+两相区累积大变形轧制，以获得累积变形储能ΔGD，制造大量晶体“缺陷”提供相变形核核心，促进DIFT；钢中超平衡铁素体来源除了DIFT促进铁素体析出外，DIF过饱和碳，减少未转变奥氏体的体积分数；另一方面，DIF与奥氏体界面处形成富碳膜，过饱和碳从DIF中析出作为富碳奥氏体离异共析的形核质点，在吐丝后控制超慢冷却（冷速≤0.15℃/s）过程中诱发离异共析/退化珠光体相变。随着奥氏体碳含量降低，铁素体进一步向奥氏体中推移，因尺寸效应及硬化奥氏体中的形核核心促进其发生退化珠光体转变，形成短杆状渗碳体，根据杠杆原理，得到远超平衡量的铁素体。

图2 ZT35K-M在线“软化”机理示意图

本项目ZT35K-M 控轧控冷工艺的盘条指标：铁素体含量达85%，球化率高达90%，硬度≤76HRC，强度≤530Mpa，面缩≥55%，延伸率≥30%，根据JB/T 5074-2007评级可达4.0级，1/3冷顶锻合格率达到99%，如图3所示。

（a）普通工艺，F=54%；（b