[發明專利]10.9級含鉻非調質冷鐓鋼及其熱軋盤條的軋制方法

無效

• 申請號: 200910144282.1
• 申請日: 2009-07-29
• 公開（公告）號: CN101619420A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發明（設計）人: 孫維;惠衛軍;于同仁;汪開忠;宋強;吳堅;完衛國
• 申請（專利權）人: 馬鞍山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/38
• 分類號: C22C38/38;C21D8/06;B21B1/16;B21B37/74
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐 暉

技術領域

本發明屬緊固件用冷鐓鋼領域，尤其涉及一種10.9級緊固件用非調質冷鐓鋼及其熱軋盤條的生產方法。

背景技術

高強度螺栓等高強度緊固件的強度水平一般分為8.8、9.8、10.9和12.9四個級別，通常為調質處理的中碳鋼或中碳合金鋼，也有非調質鋼。非調質緊固件生產工序與調質緊固件生產工序相比，非調質緊固件的生產可省去冷鐓前的球化退火、減少拉拔次數和省去冷鐓后的調質熱處理等，這在很大程度上簡化了生產工序，縮短了生產周期，降低了能源消耗，同時還避免了因熱處理而造成的表面氧化、脫碳及工件變形等問題，因而具有顯著的經濟效益和社會效益。

由于高強度微合金非調質鋼熱軋盤條在冷加工時的硬度較通常的調質鋼的硬度高，這使得冷加工復雜形狀的10.9級螺栓(如凸緣螺栓)時裂紋萌生率高，而且冷加工模具的壽命有所降低，因此目前微合金非調質鋼制造的螺栓主要為8.8級、9.8級。

《汽車工藝與材料》2007年第11期第43-48頁報道了一種9.8級冷作強化非調質鋼高強度汽車U形螺栓，化學成分為0.15-0.20％C，0.30-0.60％Si，1.35-1.75％Mn，≤0.030％P，≤0.030％S，0.010-0.040％Ti，0.04-0.07％V。

《特殊鋼》1993年第6期第23-26頁報道了一種10.9級冷作強化非調質鋼，化學成分為0.09-0.13％C，0.17-0.37％Si，1.90-2.40％Mn，≤0.030％P，≤0.030％S，0.04-0.08％Ti，0.08-0.12％V，0.001-0.005％B。該鋼的微合金元素設計存在以下缺陷：(1)Ti含量為0.04-0.08％，Ti元素容易氧化，加入＞0.04-0.10％Ti時，會增加鋼中TiO₂夾雜物數量和疲勞裂紋源點，從而降低緊固件的使用壽命；(2)B含量為0.001-0.005％，當硼含量若超過0.004％時，則容易出現硼化合物脆性相；(3)V含量0.08-0.12％，釩元素的加入可提高鋼的強度和韌性，但加入量大于0.03％以上時，釩元素的加入會降低沖擊韌性，使冷鐓性能降低。并且受生產技術水平的限制，線材的冷變形能力差、強度波動大，因而一直沒能得到工業化批量生產和應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種10.9級含鉻非調質冷鐓鋼及其熱軋盤條的軋制方法，該鋼種能提高緊固件用非調質鋼的強度級別和冷加工性能，并做到合理、均衡地利用資源，采用較少的微合金元素加入量，降低生產成本。

本發明提供的10.9級含鉻非調質冷鐓鋼，其組分的重量百分比(％)為：C0.08％-0.14％，Si0.03％-0.35％，Mn?1.80％-2.30％，P≤0.025％，S≤0.015％，B0.0005％-0.003％，Ti0.01％-0.03％，Als0.010％-0.050％，Cr?0.20％-0.40％，其余為鐵和微量雜質。

本發明的10.9級含鉻非調質冷鐓鋼熱軋盤條的軋制方法為：鋼坯在加熱爐中加熱后在高速線材軋機上進行軋制，然后集卷、冷卻、打捆、入庫，其中，加熱溫度1050-1250℃，粗、中軋軋制溫度1000-1050℃，精軋溫度750-830℃，吐絲溫度730-850℃，吐絲后盤條分兩段控制冷卻，550℃以上以≥5℃/s的冷速快冷，小于550℃以0.1-3℃/s的冷速緩冷。

本發明主要采用成分優化設計與低溫控軋控冷有機結合的技術思路，以使熱軋盤條獲得細化的粒狀貝氏體組織形貌，即貝氏體型鐵素體基體上分布有M-A島，島中馬氏體為板條狀，從而具有良好的冷加工性和韌性，以解決傳統非調質冷鐓鋼盤條的低冷鐓性和低韌性的難題，從而促進非調質冷鐓鋼盤條的進一步推廣應用。

本發明鋼的成分設計是在含碳0.10％左右的C-Mn系中添加Ti、B等元素，同時加入少量的Cr，保證得到合適的強度和韌塑性。本發明10.9級緊固件用非調質鋼的化學成分配比(按重量百分比)為：0.08-0.14％C，0.03-0.35％Si，1.80-2.30％Mn，≤0.025％P，≤0.015％S，0.0005-0.003％B，0.01-0.03％Ti，0.010-0.050％Als，0.20-0.40％Cr，其余為Fe和雜質元素。

本發明的生產工藝流程為：轉爐或電爐冶煉、爐外精煉、連續澆注成鋼坯，高速線材低溫控軋控冷軋制。