[發明專利]一種黑皮彈簧扁鋼軋制工藝方法

有效

• 申請號: 201610955197.3
• 申請日: 2016-10-27
• 公開（公告）號: CN106555115B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 龐曉露;金亞軍;王艷林;高克瑋
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/02;C22C38/32;C21D8/00;C22C38/54;C22C38/20;C22C38/42;B21B37/74
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明涉及一種黑皮彈簧扁鋼軋制工藝方法，屬于黑色金屬壓延領域。

背景技術

彈簧鋼主要牌號有50CrVA、51CrV4、60Si₂Mn等，可用來制作工作應力高、疲勞性能要求嚴格的彈簧，比如汽車板簧、閥門彈簧等。在彈簧鋼軋制后交付使用過程中，絕大部分是沒有外包裝的，由于環境腐蝕，在存儲轉運過程中會使鋼板表面發生銹蝕，引起用戶的質量異議。

彈簧鋼熱軋后，典型的表面氧化鐵皮一般由三層鐵的氧化物組成：最外側薄層是密排六方晶體結構的Fe₂O₃，紅色，易脫落；中間較厚層是具磁性的黑色晶體Fe₃O₄，是由Fe²⁺、Fe³⁺、O^2-通過離子鍵組成的復雜離子晶體，較致密，難腐蝕；最內層是氯化鈉型離子晶體Fe_1-yO，孔隙率較大，易腐蝕。

現有技術中，申請號為CN201310336876.9的中國專利提出一種汽車大梁用黑皮鋼帶的生產方法，化學組成成分(wt/％)：C 0.04～0.07％、Si≤0.15％、Mn 1.10～1.30％、P≤0.025％、S≤0.01％、Nb 0.020～0.030％、Ti 0.015～0.025％、Al 0.015～0.025％、其余為鐵及其它不可避免的雜質。均熱工序溫度為1095～1115℃，終軋溫度850～870℃，卷取溫度在550～570℃，成品厚度規格在8.0～10.0mm，氧化鐵皮中的Fe₃O₄的比例在80％以上。但在該專利中并沒有明確在軋制各個階段的冷卻方式。

申請號為CN201510096873.1的中國專利提出一種耐候彈簧扁鋼，化學組成成分(wt/％)：C 0.54～0.62％、Si 0.30～0.40％、Mn 0.85～0.95％、Cr 0.85～0.95％、B 0.001～0.004％、P≤0.025％、S≤0.020％、Ni≤0.25％、Cu≤0.25％、N≤0.0070％、其余為鐵及其它不可避免的雜質。熱處理工藝：淬火溫度/℃830～860，淬火介質：油，回火溫度/℃470～530。該發明是從提高彈簧扁鋼基體的耐大氣腐蝕出發，硼元素是作為該鋼種獲得耐候性能的主要元素。有研究表明，當鋼中硼元素超過一定量時會對鋼的性能產生不利影響。而本發明不需添加B、Ni等合金元素，簡化生產工藝，降低生產成本，是通過新的軋制工藝，在熱軋后的彈簧扁鋼形成一層致密連續的高四氧化三鐵比例的氧化鐵皮，能較好地保護彈簧鋼在出廠后的運輸存儲過程中不易銹蝕。

發明內容

本發明的目的在于提供一種黑皮彈簧扁鋼軋制工藝，提出了一種新的彈簧鋼軋制工藝，用該方法軋制后的彈簧鋼表面形成一層致密連續的高四氧化三鐵比例的氧化鐵皮，能較好地保護彈簧鋼在出廠后的運輸存儲過程中不易銹蝕。

本發明的目的是這樣實現的，其特征在于：

化學成分(wt/％)：C 0.46～0.54％、Si 0.17～0.37％、Mn 0.60～0.80％、Cr 0.90～1.10％、V 0.10～0.20％、P≤0.025％、S≤0.025％、N≤0.008％，其余為鐵及其它不可避免的雜質。

軋制工藝如下：開軋溫度/℃1000～1050，終軋溫度/℃950～1000，上冷床溫度/℃850-900，大剪溫度/℃250～400，包裝溫度/℃50～150，上冷床后到530～570℃的溫度區間采用快冷方式(≤60℃/min)冷卻，530℃之后采用慢冷方式(≤30℃/min)冷卻到包裝溫度，進行包裝。熱軋后的彈簧鋼表面形成致密連續的高四氧化三鐵比例的氧化鐵皮，具有較好的耐蝕性，能有效保護彈簧鋼避免在轉運存儲過程的環境腐蝕。

根據上述目的和整體的技術方案，具體的技術方案如下：

1、軋制工藝

1.1開軋溫度控制

隨著開軋溫度的提高，氧化鐵皮的總厚度變大。而且，Fe₃O₄的比例降低，FeO層的比例升高。有研究表明，開軋溫度越高，FeO越不容易發生先共析轉變，FeO的含量也較高。隨著溫度的升高，氧化層生長速率提高，內應力也隨之增大，而這會促進氧化層內部裂紋的增殖和擴展，增加氧化皮表面缺陷。綜合以上因素，開軋溫度控制在1000～1050℃。

1.2終軋溫度控制