[發(fā)明專利]10.9級含鈮非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼及其熱軋盤條的軋制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910144284.0
• 申請日: 2009-07-29
• 公開（公告）號: CN101619414A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫維;惠衛(wèi)軍;于同仁;汪開忠;宋強;吳堅;完衛(wèi)國
• 申請（專利權(quán)）人: 馬鞍山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C21D8/06;B21B1/16;B21B37/74
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 徐 暉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬緊固件用冷鐓鋼領(lǐng)域，尤其涉及一種10.9級緊固件用非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼及其熱軋盤條的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

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(diào)質(zhì)處理的中碳鋼或中碳合金鋼，也有非調(diào)質(zhì)鋼。非調(diào)質(zhì)緊固件生產(chǎn)工序與調(diào)質(zhì)緊固件生產(chǎn)工序相比，非調(diào)質(zhì)緊固件的生產(chǎn)可省去冷鐓前的球化退火、減少拉拔次數(shù)和省去冷鐓后的調(diào)質(zhì)熱處理等，這在很大程度上簡化了生產(chǎn)工序，縮短了生產(chǎn)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(jīng)濟效益和社會效益。

由于高強度微合金非調(diào)質(zhì)鋼熱軋盤條在冷加工時的硬度較通常的調(diào)質(zhì)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(diào)質(zhì)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(diào)質(zhì)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(diào)質(zhì)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(shè)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(shù)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(xiàn)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(chǎn)技術(shù)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(yè)化批量生產(chǎn)和應用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種10.9級含鈮非調(diào)質(zhì)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(diào)質(zhì)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(chǎn)成本。

本發(fā)明提供的10.9級含鈮非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼，其組分的重量百分比(％)為：C0.08％-0.14％，Si0.03％-0.35％，Mn1.80％-2.30％，P≤0.025％，S≤0.015％，B0.0005％-0.003％，Ti0.01％-0.03％，Als0.010％-0.050％，Nb?0.02％-0.04％，其余為鐵和微量雜質(zhì)。

本發(fā)明的10.9級含鈮非調(diào)質(zhì)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(fā)明主要采用成分優(yōu)化設(shè)計與低溫控軋控冷有機結(jié)合的技術(shù)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(tǒng)非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼盤條的低冷鐓性和低韌性的難題，從而促進非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼盤條的進一步推廣應用。

本發(fā)明鋼的成分設(shè)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Nb，保證得到合適的強度和韌塑性。本發(fā)明10.9級緊固件用非調(diào)質(zhì)鋼的化學成分配比(按重量百分比)為：C?0.08％-0.14％，Si?0.03％-0.35％，Mn?1.80％-2.30％，P≤0.025％，S≤0.015％，B?0.0005％-0.003％，Ti?0.01％-0.03％，Als?0.010％-0.050％，Nb?0.02％-0.04％，其余為Fe和雜質(zhì)元素。

本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程為：轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉、爐外精煉、連續(xù)澆注成鋼坯，高速線材低溫控軋控冷軋制。