[發明專利]一種免熱處理高強冷鐓鋼及其熱軋棒材的生產方法

無效

• 申請號: 201110411607.5
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102418033A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 馮運莉;田薇;尹金枝;李杰;黃曉紅;李爽
• 申請（專利權）人: 河北聯合大學
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C21D8/06
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李桂芳;曹淑敏

技術領域

????本發明型涉及一種免熱處理高強冷鐓鋼及其熱軋棒材的生產方法，屬于機器零件用結構鋼及制造工藝技術領域。?

背景技術

冷鐓鋼主要用來制作螺栓等緊固件，其碳含量通常為0.33%～0.45%。按照常規軋制工藝技術生產的熱軋冷鐓用鋼，其微觀組織中的珠光體呈片層狀，因而在冷成型前需要進行耗時、耗能的球化退火處理，才能使鋼中的碳化物形態由片狀改變為球狀。一般情況下，生產廠制造高強度螺栓需要用中碳鋼軋制出的棒材或線材作為原料，熱軋態原料首先通過球化退火，使材料軟化，再經過酸洗、拉拔改制成冷鐓工藝料，然后喂入多工位冷鐓機冷鐓成型并搓絲制成螺栓，最后再經過淬火加回火處理，力學性能才能滿足要求。傳統的球化退火處理不僅工藝復雜，生產周期長，消耗大量的能源，而且熱處理容易造成廢品，增加金屬消耗，并污染環境，生產效率低、生產成本高。同時制成的螺栓在隨后的熱處理中也經常會出現各種熱處理缺陷，使產品的合格率降低，生產成本進一步提高。中國發明專利99115353.7，名稱為：高速大變形熱軋冷鐓鋼碳化物的球化退火工藝，雖然對傳統球化退火工藝進行了改進，縮短了球化退火時間，但仍需離線球化退火；中國發明專利200410103089.0，名稱為：8.8級高強度冷鐓鋼用熱軋免退火盤條的生產方法，基于高速線材生產線，采用的是熱機械軋制（TMCP）工藝，軋后需冷卻到800～620℃區間在線保溫相變，保溫時間600～2400s，該方法雖然實現了冷鐓鋼在線軟化，但冷鐓成的螺栓需經調質（淬火加回火）處理，其力學性能才能滿足要求。并且該發明方法需要在線保溫相變，通常的高速線材生產線很難實現，更不適用于棒材生產線。

發明內容

本發明目的是提供一種免熱處理高強冷鐓鋼及其熱軋棒材的生產方法，在棒材熱軋生產過程中，通過采用形變誘導鐵素體相變和溫軋相結合的加工方法，直接生產熱軋棒材，冷鐓前不需要退火處理直接冷鐓成形，節約能源，減少環境污染，降低生產制作成本，解決背景技術存在的上述問題。

本發明技術方案是：

一種免熱處理高強冷鐓用鋼，化學成分按照重量百分比配比如下：C：0.30～0.40％?，Si：0.15～0.35％，Mn：0.70～1.20％?，P：≤0.025％，?S：≤0.025％，其余為Fe。

上述免熱處理高強冷鐓用鋼，所述化學成分配比優選如下：C：0.33～0.38％?，Si：0.18～0.25％，Mn：0.80～1.1％?，P：≤0.020％，?S：≤0.020％,?其余為Fe。

一種上述免熱處理高強冷鐓鋼熱軋棒材的生產方法，包括煉鐵、煉鋼、軋制工序，軋制工序采用棒材軋制設備，分為粗軋、中軋和精軋工序，粗軋工序采用奧氏體再結晶軋制，中軋和精軋工序采用形變誘導鐵素體相變軋制（DIFT）和溫軋相結合的工藝；形變誘導鐵素體相變（DIFT）是動態相變，是由形變產生儲存能提高相變驅動力誘導的相變；相變主要發生在變形中，這與以往鋼的軋制采用的TMCP相變不同，后者主要發生在軋后冷卻中；首先通過形變誘導鐵素體軋制獲取超細鐵素體加短棒狀或顆粒狀碳化物，然后在精軋機組直接進行溫軋，使碳化物在溫軋變形過程中發生彎折、溶解直至球化并重新分布，從而實現碳化物在線直接球化，使最終冷鐓鋼用熱軋棒材的組織為超細鐵素體加碳化物顆粒；其特別之處是，保證粗軋工序中奧氏體發生完全再結晶，將鑄態奧氏體晶粒細化；為保證粗軋工序中奧氏體發生完全再結晶，粗軋終止溫度在1000℃以上，低于該溫度奧氏體將不能發生完全再結晶，使最終成品板產生混晶組織，造成鋼的韌性降低；粗軋區溫度控制在1000～1150℃；粗軋出來的中間坯經水冷進入中軋機組，在中軋機組進行形變誘導鐵素體軋制，中軋區的溫度控制在760～900℃，累計壓下率大于60%，其主要是為了誘導鐵素體在變形過程中析出，然后再通過水冷，使軋件的溫度降低到650～770℃進行溫軋，溫軋主要是保證動態珠光體相變和片層狀的碳化物進一步球化；軋后冷卻速度控制在0.5～70℃/s。

按照本發明的加工方法生產的冷鐓鋼用熱軋棒材，其最終棒材的熱軋態組織為超細鐵素體加顆粒狀碳化物的復相組織，鐵素體平均晶粒尺寸為3μm；由于鐵素體晶粒細小、均勻，碳化物呈顆粒狀分布，因而具有很高的塑性和韌性。

所述軋制工序的工藝參數控制如下：鑄坯在加熱爐中加熱到1080～1180℃后，進行粗軋。