[發明專利]一種低硬度20CrMnTi圓鋼的生產方法

有效

• 申請號: 201910422595.2
• 申請日: 2019-05-21
• 公開（公告）號: CN110129653B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 何維;錢學海;周漢全;袁勤攀;金梁;吳海林
• 申請（專利權）人: 柳州鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/28;B21B37/76
• 代理公司: 北京卓嵐智財知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11624
• 代理人: 李景輝

本發明實施例提供一種低硬度20CrMnTi圓鋼的生產方法，其特征在于，包括：設計和控制圓鋼坯料的成分為碳：0.18％～0.22％，硅：0.20％～0.30％，錳：0.85％～1.05％，鉻：1.05％～1.25％，鈦：0.050％～0.070％，鋁：0.020％～0.040％，氧≤0.0020％；圓鋼坯料被煉鋼爐煉成鋼水，鋼水經LF精煉及RH真空處理、連鑄成連鑄坯；連鑄坯在爐采用三段式加熱，加熱后經粗、中、精軋連軋機組軋制成軋后圓鋼；軋后圓鋼通過穿水器進行控制冷卻；軋后圓鋼穿水后進入冷床進行自然冷卻，圓鋼上冷床溫度控制在930±30℃。

技術領域

本發明屬于冶金領域，具體涉及一種低硬度20CrMnTi圓鋼的生產方法。

背景技術

近年來我國汽車、工程機械等行業蓬勃發展，國內對20CrMnTi系列圓鋼的需求十分強盛。按中國汽車工業協會和中國齒輪專業協會的統計資料，2019年中國汽車產銷量將達2800萬輛，汽車齒輪鋼材的消耗量約370萬t左右，中國汽車產量平均每年以10％左右的速度增長，分析近年汽車行業產品構成，可以發現汽車行業增長最快的主要是重型載貨車和轎車，隨著轎車進入家庭步伐的加快，我國的汽車工業已進入高速發展階段，車輛齒輪越來越成為齒輪鋼材最重要的消費用戶。

齒輪鋼使用覆蓋面較廣，主要應用于轎車、貨車、農用車、摩托車等車輛齒輪制造使用，此外，工程機械齒輪使用也較大。20CrMnTi圓鋼作為我國開發的齒輪鋼主體鋼種，該鋼種的主要元素Cr、Mn為我國富有元素，價格低廉，生產成本低，晶粒長大傾向小，因此該鋼種在我國齒輪行業中的主導地位多年來難以動搖。

20CrMnTi屬于低碳合金鋼，該鋼具有較高的機械性能，在滲碳淬火低溫回火后，表面硬度為HRC58-62，芯部硬度為HRC 30～45。20CrMnTi的工藝性能較好，鍛造后以正火來改善其切削加工性。此外，20CrMnTi還具有較好的淬透性，由于合金元素鈦的影響，對過熱不敏感，故在滲碳后可直接降溫淬火,且滲碳速度較快，過渡層較均勻，滲碳淬火后變形小。適合于制造承受高速中載及沖擊、摩擦的重要零件，因此根據齒輪的工作條件選用20CrMnTi鋼是比較合適的。經過910-940℃滲碳，870℃淬火，180-200℃回火后機械性能的抗拉強度≥1100Mpa、屈服強度≥850Mpa、延伸率≥10％、斷面收縮率≥45％，沖擊韌性≥680，硬度為HRC 58-62。

20CrMnTi圓鋼一般按國家標準GB/T3077-2015合金結構鋼的相關技術要求進行生產交貨，該標準要求20CrMnTi圓鋼在供貨狀態為退火或高溫回火時布氏硬度不大于HB217，但在實際生產中，考慮工序及成本因素，圓鋼多為熱軋態生產供貨(接近于正火態)，即軋制完成后通過冷床進行自然冷卻，不進行退火或高溫回火，在軋后圓鋼的組織和硬度的控制方面手段非常有限，小規格的20CrMnTi圓鋼(一般為≤Φ50mm)由于冷床冷卻速度快，鋼中發生貝氏體或馬氏體組織轉變，圓鋼的硬度從H B 200～H B 220上升到H B 240～H B300。

20CrMnTi圓鋼在用戶處的使用工藝一般為：圓鋼→剪切或鋸切下料→加熱→沖壓→熱處理，用戶使用過程中的第一道工序為根據不同工件所需下料尺寸進行剪切或鋸切下料，因此，對于硬度高的20CrMnTi圓鋼，下料時會造成崩口(或稱“缺肉”)等缺陷，此類下料件無法進行后續的沖壓成形，從而造成廢品，另外，高硬度的圓鋼使機具損耗增加?？傊?，硬度高的20CrMnTi圓鋼因廢品增加，機具損耗增加、加工效率低下，嚴重影響用戶使用。

自從20CrMnTi圓鋼開發生產以來，接到用戶硬度偏高方面的投訴最多，并因此產生多起質量異議，經過統計分析，硬度超過HB240后，會使用戶使用時下料加工困難，圓鋼的組織中有貝氏體或馬氏體出現。

在實現本發明過程中，申請人發現現有技術中至少存在如下問題：

針對小規格20CrMnTi圓鋼硬度偏高的情況，對生產工藝進行了優化改進，如在標準范圍內降低C、Mn、Cr等元素含量，終軋后快速通過冷床送至庫房進行堆冷緩冷，但改進效果并不理想。