[發明專利]高強韌性非調質鋼盤條及其制備方法

有效

• 申請號: 201610837385.6
• 申請日: 2016-09-21
• 公開（公告）號: CN106350734B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 阮士朋;田新中;張治廣;崔娟;郭明儀;黃翠環;王成杰;李軍;宋云霞;韓廣杰;李寶秀;李永超;李世琳;戴永剛;崔延文;馬洪磊;盧立新
• 申請（專利權）人: 邢臺鋼鐵有限責任公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/08;C22C38/12;C22C38/14;C22C38/16;C22C38/18;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: 趙紅強

技術領域

本發明涉及一種非調質鋼，尤其是一種高強韌性非調質鋼盤條及其制備方法。

背景技術

汽車轉向系統零部件（如球頭銷等）在服役過程中往往承受一定的碰撞和沖擊載荷，因此要求其需要同時具備較高的強度和沖擊韌性，目前主要使用45#鋼或40Cr經調質處理工藝加工而成，生產成本較高，且調質處理過程易產生變形、開裂、脫碳等缺陷。

非調質鋼是一種省略調質處理工藝的新型節能綠色環保材料，通過微合金化使盤條的抗拉強度提高從而達到省略后續調質熱處理的目的，但強度增加的同時往往會使沖擊韌性降低，因此需對控軋控冷工藝進行合理優化，使盤條保持高強度的同時提高其韌性。目前國內外廠家都在積極開發非調質鋼，但主要針對板材和棒材，而針對盤條的報道較少，尤其鮮有針對汽車轉向系統零部件而開發的具有高強韌性的非調質鋼的報道。

公告號CN1332054C公布了《一種非調質碳素結構鋼及其制造方法》，其在45#鋼基礎上通過添加V等微合金元素及控軋控冷工藝改善非調質鋼的強度有余而韌性不足的問題，其軋制產品為棒材，抗拉強度690～760MPa，沖擊韌性值為43～53J，沖擊韌性仍然偏低。

公布號為CN104593671A公開了《一種適用于復合鍛造成型的高強韌性非調質鋼》，該非調質鋼的鍛件具有較高的強度和韌性，但其化學成分中添加了Nb和稀土等貴金屬元素，會造成成本增加；且其主要是通過復合鍛造成型工藝加工成鍛件，工藝較為復雜。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種高強度的高強韌性非調質鋼盤條；本發明還提供了一種高強韌性非調質鋼盤條的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明化學成分的重量百分含量為：C 0.22～0.31%，Mn 1.20～1.55%，Si 0.25～0.70%，P≤0.015%，S≤0.015%，Cr 0.10～0.40%，V 0.05～0.20%，Ti 0.010～0.050%，N 0.010～0.025%，Al 0.010～0.050%，Cu≤0.25%，Ni≤0.20%，Mo≤0.10%，其余為Fe和不可避免的雜質元素。

本發明所述盤條的規格為φ15～25mm。

本發明成分設計原理為：采用0.22%及以上的碳可以獲得較高的強度，但為避免惡化鋼的韌性，將碳含量的上限控制在0.31%。錳具有較強的固溶強化效果，可以提高鋼的強度和韌性；但當錳含量過高時，會加劇鋼的偏析，使盤條的鐵素體-珠光體帶狀加重，惡化韌性，因此錳含量控制在1.20～1.55%。硅可起到固溶強化效果，并可使晶粒細化，有利于提高韌性；但硅過高不利于冷鐓成型，因此適當添加硅，其成分范圍為0.25～0.70%。釩、鈦在鋼中主要與碳、氮結合形成細小的碳氮化物，起到細晶強化和析出強化的目的，為了保證其析出效果，鋼中加入適量的氮。鋼中添加少量的硫可改善鋼的切削性能，同時硫與錳結合形成硫化錳夾雜物易促進晶內鐵素體的析出，從而細化晶粒和減輕帶狀偏析，可起到改善韌性的目的。鋁在鋼中主要與氮結合形成AlN，可起到細化晶粒改善韌性的目的。鉻可細化珠光體片層間距，提高鋼的強度，可適當添加。P偏聚在晶界會降低鋼的韌性，應盡可能控制得低一些。

本發明方法包括加熱、軋制和冷卻工序，所述盤條化學成分的重量百分含量如上所述。

本發明方法所述加熱工序：鋼坯加熱至1120～1200℃，在爐時間80～130min，殘氧量≤2%。

本發明方法所述軋制工序：進精軋溫度800～850℃，卷取溫度780～830℃。

本發明方法所述冷卻工序：軋制工序所得盤條先以2～8℃/s的速度冷卻至550～650℃，再以0.5～3℃/s的速度冷卻。

本發明方法的工藝原理為：加熱溫度的設定應充分考慮微合金元素的固溶和奧氏體組織的均勻化，因此將加熱溫度設定為1120～1200℃；同時為了避免奧氏體晶粒過于粗大和脫碳層的增加，需嚴格控制鋼坯在爐時間為80～130min，控制殘氧量≤2%。采取較低的軋制變形溫度和較低的吐絲溫度，可使奧氏體晶粒得到充分細化。冷卻工藝中采取先適當快冷后慢冷的工藝設計，主要也是控制晶粒的長大，減輕鐵素體-珠光體帶狀偏析，同時避免出現異常淬火組織而造成強度過高惡化冷加工性能。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本發明具有高強度和高沖擊韌性，能夠滿足汽車轉向系統零部件的需求。