一種高強(qiáng)度緊固件用貝氏體結(jié)構(gòu)鋼的制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度緊固件用貝氏體結(jié)構(gòu)鋼的制備工藝，該貝氏體結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成：C：0.04％～0.08％、Mn：1.20％～1.80％、Si：0.60％～0.80％、S：≤0.010％、P：≤0.010％、Nb：0.06％～0.08％、V：0.15％～0.25％、Ti：0.04％～0.06％、N：0.005％～0.010％、B：0.005％～0.007％、Als：≤0.035％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；所述制備工藝包括如下步驟：1）冶煉精煉并連鑄成坯；2）再次加熱；3）控軋控冷。
【專利說明】—種高強(qiáng)度緊固件用貝氏體結(jié)構(gòu)鋼的制備工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高強(qiáng)度緊固件用貝氏體結(jié)構(gòu)鋼的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]緊固件為三大基礎(chǔ)機(jī)械零部件之一。冷鐓鋼線材是制作螺栓、螺母、螺釘、鉚釘?shù)染o固件的主要原料。生產(chǎn)高強(qiáng)度緊固件可采用40Cr、35CrMo等合金結(jié)構(gòu)鋼作為材料，深加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。其生產(chǎn)工序:原材料檢驗(yàn)一球化退火一酸洗一磷化處理一一次拔制—退火一酸洗一磷化處理一二次拔制一冷鐓一搓絲一淬火、回火(調(diào)質(zhì)處理)一電鍍一產(chǎn)品性能檢驗(yàn)。這種調(diào)質(zhì)型緊固件生產(chǎn)方式，一方面制作材料需要添加合金元素增加了生產(chǎn)成本，另一方面由于需進(jìn)行后續(xù)熱處理，增加了能耗和降低了生產(chǎn)率。
[0003]隨著“節(jié)能降耗”要求的提高和社會環(huán)境保護(hù)的加強(qiáng)，為了減少高強(qiáng)度緊固件生產(chǎn)中加工工序環(huán)節(jié)，開始采用非調(diào)質(zhì)鋼加工生產(chǎn)高強(qiáng)度緊固件，其生產(chǎn)工序:原材料檢驗(yàn)一酸洗一磷化處理一線材拔制一冷鐓一搓絲一時效處理一電鍍一產(chǎn)品性能檢驗(yàn)。這種非調(diào)質(zhì)型緊固件生產(chǎn)方式，采取直接拔制和冷鐓，取消了兩次拔制的酸洗和磷化處理以及淬火、回火(調(diào)質(zhì)處理)，大大簡化了緊固件生產(chǎn)工序，提高了生產(chǎn)率，降低了能耗和成本，減少了污染排放。
[0004]中國專利CN1858284公開了一種超細(xì)晶非調(diào)鋼盤條及其生產(chǎn)方法，其主要成分為:C:0.10 ~0.25%, S1:≤ 0.08%,Mn:0.80 ~1.70%, P≤ 0.035%, S..( 0.035%, V,Nb、T1、Al微量，但該專利涉及一種10.9級以下級別高強(qiáng)度緊固件用非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼線材生
產(chǎn)方法。
[0005]中國專利CN101220439B公開了一種高強(qiáng)度緊固件用非調(diào)質(zhì)雙相冷鐓鋼及其制造方法，其主要成分為:c:0.06 ~0.15%, Si:0.60 ~0.90%, Mn:1.40 ~2.0%，P:^ 0.025 %, S: ^ 0.025 %, Al: ^ 0.04 % , N: ^ 0.0060 %，V:0.03 ~0.10，Nb:0.04 ~
0.08%，但該專利涉及一種8.8級和9.8級雙相型高強(qiáng)度緊固件用非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼線材生產(chǎn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提出一種高強(qiáng)度緊固件用貝氏體結(jié)構(gòu)鋼的制備工藝，通過調(diào)整鋼的化學(xué)成分并配合生產(chǎn)工藝，該貝氏體結(jié)構(gòu)鋼組織結(jié)構(gòu)呈粒狀貝氏體，獲得良好的綜合力學(xué)性能，可達(dá)10.9級。
[0007]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種高強(qiáng)度緊固件用貝氏體結(jié)構(gòu)鋼的制備工藝，該貝氏體結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:c:0.04%~0.08%, Mn:1.20%~1.80%, S1:0.60%~0.80 %、S≤ 0.010 %、P≤ 0.010 %、Nb:0.06 % ~0.08 %、V:0.15 % ~0.25 %、T1:0.04%~0.06%, N:0.005%~0.010%, B:0.005%~0.007%, Als..( 0.035%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；所述制備工藝包括如下步驟:
[0009]I)在轉(zhuǎn)爐冶煉，并進(jìn)行爐外精煉，然后通過連鑄鑄成鋼坯；
[0010]2)再次加熱，加熱溫度為1220~1240°C之間，加熱時間為2.5~3.5小時；
[0011]3)控軋控冷:經(jīng)線材軋機(jī)控軋控冷軋制成線材，開軋溫度為1120~1140°C，終軋溫度為870~890°C，累計(jì)壓下率80-86% ;冷卻速度為30~40°C /S，冷卻至300°C。
[0012]本發(fā)明合金設(shè)計(jì)的理由如下:
[0013]C:C是鋼中固溶強(qiáng)化作用最明顯的元素，隨含碳量的增加，鋼的短時強(qiáng)度上升，塑性、韌性下降，對于貝氏體型冷鐓鋼采取低含碳量，但含碳太低，鋼的強(qiáng)度將降低。
[0014]S1:Si是鐵素體固溶強(qiáng)化元素，能顯著提高鋼的變形抗力，但Si含量過高，不利于冷加工塑性變形。
[0015]Mn:Mn是形成貝氏體組織最為有效的低成本合金元素，可強(qiáng)烈提高淬透性，推遲珠光體轉(zhuǎn)變和鐵素體轉(zhuǎn)變，并起固溶強(qiáng)化和細(xì)化晶粒的作用，提高鋼的強(qiáng)度和加工硬化性能。Mn與B相結(jié)合，可顯著延長高溫轉(zhuǎn)變孕育期。本發(fā)明關(guān)鍵之一就是采取較高的Mn含量與微量的B相結(jié)合，使鋼的最終組織為粒狀貝氏體，具有良好的綜合力學(xué)性能。但Mn含量過高時，會使鋼的晶粒粗化趨勢增大，也影響鋼的冷加工塑性。
[0016]B:B是微合金化元素之一，微量的B元素就可以顯著推遲鐵素體開始析出線，促進(jìn)空冷時貝氏體的形成，同時B元素降低晶界原子擴(kuò)散系數(shù)，可強(qiáng)化晶界。 [0017]T1、Nb:添加微量T1、Nb以固N(yùn)，并可以細(xì)化晶粒。
[0018]Als =Als的主要功能是脫氧劑，不宜過低，但過高影響連鑄生產(chǎn)。
[0019]P、S:P雖是一種固溶強(qiáng)化元素，但易引起鋼的冷脆和成分的偏析。S在鋼中易生成MnS熱脆相，引起熱脆。故P和S含量越少越好。
[0020]V，N:在鋼中與N結(jié)合形成VN粒子，VN粒子在高熱輸入焊接近縫區(qū)奧氏體中的析出，可促進(jìn)晶內(nèi)微細(xì)鐵素體的轉(zhuǎn)變，限制粒狀貝氏體的長大。
[0021]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0022]本發(fā)明的高強(qiáng)度緊固件用貝氏體結(jié)構(gòu)鋼的制備工藝，貝氏體結(jié)構(gòu)鋼金相組織為粒狀貝氏體，盤條的力學(xué)性能為Rni≤860MPa, Rp0.2≤560MPa, A≤15%, Z≤50% ;可適用于生產(chǎn)冷加工變形量較大的10.9級高強(qiáng)度緊固件。采用本發(fā)明的緊固件用非調(diào)質(zhì)貝氏體冷鐓鋼線材生產(chǎn)緊固件，可減少拔制工序，取消退火和調(diào)質(zhì)熱處理工序，縮短生產(chǎn)時間提高生產(chǎn)率，降低能耗和成本，減少污染排放。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例一
[0024]一種高強(qiáng)度緊固件用貝氏體結(jié)構(gòu)鋼的制備工藝，該貝氏體結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:C:0.04%, Mn:1.80%, S1:0.60%, S:≤0.010%, P:(0.010%, Nb:0.08%, V:0.15%, T1:0.06%、N:0.005%, B:0.007%, Als 0.035%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；所述制備工藝包括如下步驟:
[0025]I)在轉(zhuǎn)爐冶煉，并進(jìn)行爐外精煉，然后通過連鑄鑄成鋼坯；
[0026]2)再次加熱，加熱溫度為1220°C之間，加熱時間為3.5小時；
[0027]3)控軋控冷:經(jīng)線材軋機(jī)控軋控冷軋制成線材，開軋溫度為1120°C，終軋溫度為890°C，累計(jì)壓下率80% ;冷卻速度為40°C /S，冷卻至300°C。
[0028]實(shí)施例二
[0029]一種高強(qiáng)度緊固件用貝氏體結(jié)構(gòu)鋼的制備工藝，該貝氏體結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:C:0.08%, Mn:1.20%, S1:0.80%, S:≤0.010%, P:(0.010%, Nb:0.06%, V:0.25%, T1:0.04%, N:0.010%, B:0.005%, Als 0.035%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；所述制備工藝包括如下步驟:
[0030]I)在轉(zhuǎn)爐冶煉，并進(jìn)行爐外精煉，然后通過連鑄鑄成鋼坯；
[0031]2)再次加熱，加熱溫度為1240°C之間，加熱時間為2.5小時；
[0032]3)控軋控冷:經(jīng)線材軋機(jī)控軋控冷軋制成線材，開軋溫度為1140°C，終軋溫度為870°C，累計(jì)壓下率86% ;冷卻速度為30°C /S，冷卻至300°C。
[0033]實(shí)施例三
[0034]一種高強(qiáng)度緊固件用貝氏體結(jié)構(gòu)鋼的制備工藝，該貝氏體結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:C:0.06%, Mn:1.50%, S1:0.70%, S:≤0.010%, P:(0.010%, Nb:0.07%, V:0.20%, Ti,0.05%, N:0.008%, B:0.006%, Als..( 0.035%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；所述制備工藝包括如下步驟:
[0035]I)在轉(zhuǎn)爐冶煉，并進(jìn)行爐外精煉，然后通過連鑄鑄成鋼坯；
[0036]2)再次加熱，加熱溫度為1230°C之間，加熱時間為3小時；
[0037]3)控軋控冷:經(jīng)線材軋機(jī)控軋控冷軋制成線材，開軋溫度為1130°C，終軋溫度為880°C，累計(jì)壓下率83% ;冷卻速度為35°C /S，冷卻至300°C。
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度緊固件用貝氏體結(jié)構(gòu)鋼的制備工藝，其特征在于，該貝氏體結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:c:0.04%~0.08%、Mn:1.20%~1.80%、S1:`0.60%~0.80%,S..( 0.010%,P..( 0.010%,Nb:0.06%~0.08%,V:0.15%~0.25%,Ti:0.04%~0.06%,N:0.005%~0.010%,B:0.005%~0.007%,Als..( 0.035%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)； 所述制備工藝包括如下步驟: 1)在轉(zhuǎn)爐冶煉，并進(jìn)行爐外精煉，然后通過連鑄鑄成鋼坯； 2)再次加熱，加熱溫度為1220~1240°C之間，加熱時間為2.5~3.5小時； 3)控軋控冷:經(jīng)線材軋機(jī)控軋控冷軋制成線材，開軋溫度為1120~1140°C，終軋溫度為870~890°C，累計(jì)壓下率80-86% ;冷卻速度為30~40°C /S，冷卻至300°C。
【文檔編號】C22C38/14GK103789621SQ201210435187
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月3日
【發(fā)明者】華兆紅 申請人:無錫市森信精密機(jī)械廠