[发明专利]高强度紧固件用含硼冷镦钢及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域的一种紧固件用钢及其生产方法，尤其涉及一种用于制造8.8、9.8级紧固件的，免球化退火高强度含硼冷镦钢及其制备工艺。

背景技术

2008年我国紧固件产量高达560万吨，其中的主要产品之一即是8.8、9.8级高强度紧固件。目前制造8.8、9.8级紧固件的一般工序为“热轧盘条→球化退火→拉拔→冷镦→调质处理”，而其中球化退火工序能源消耗大、耗时长、环境污染重，不仅增加生产成本，而且造成金属损失。因此，为节省能源、降低生成成本，简化生产工序，同时符合越来越严格的环境保护标准，，如何缩短或取消生产高强度紧固件时对线材进行的球化退火工序，一直是专业人士所追求的目标。使用免退火处理的冷镦钢，特别是免球化退火含硼冷镦钢制造8.8、9.8级高强度紧固件仅需“热轧盘条→拉拔→冷镦→调质处理”等几步简单工序即可完成，从而省去盘条冷拔前的球化退火处理，具有显著的经济效益和广阔的应用市场，因而已经成为冷镦钢研究开发的热点之一。

目前，日本JIS G 3508-1 2005标准中的SWRCHB323、SWRCHB423免球化退火含硼冷镦钢已可用于8.8、9.8级紧固件的制造，我国国内也有紧固件厂家应用美国标准SAE中的10B21、10B28等钢种生产同样高强度级别紧固件。但这些钢种仅适于制造小规格)紧固件产品，而对于大规格紧固件，如直径达到16～30mm的紧固件，则存在淬透性不足，回火温度偏低(低于450℃)，性能不稳定等问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高强度紧固件用含硼冷镦钢及其制备工艺，该含硼冷镦钢强度、硬度低、塑性好、淬透性优良，可直接冷镦制造大规格紧固件，同时，其制备工艺简单，能耗低，效率高，从而克服了现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高强度紧固件用含硼冷镦钢，其特征在于，该冷镦钢包含的组分及其重量百分比分别为：C 0.15～0.35％、Si＜0.10％、Mn 0.50～1.20％、Cr 0.08～0.50％、P＜0.035％、S＜0.035％、Al 0.005～0.080％、Ti 0.005～0.100％、B0.0005～0.0050％，以及余量的铁和杂质。

如上所述高强度紧固件用含硼冷镦钢的制备工艺，其特征在于，该工艺为：

按所述高强度紧固件用含硼冷镦钢的组成制备连铸坯，而后将连铸坯加热，并依次经粗轧、中轧，其后在800～950℃精轧，吐丝温度控制在800～900℃，轧制形成的线材以＜5℃/S的速度冷却，然后整卷打捆后自然冷却，形成成品高强度紧固件用含硼冷镦钢盘条。

进一步地讲，该工艺中，制备连铸坯的过程为：

按所述高强度紧固件用含硼冷镦钢的组成配制冶炼原料，其后将冶炼原料依次进行冶炼、精炼和连铸处理，形成连铸坯。

该工艺中，在精炼结束时采用Al终脱氧，并保证成品成分中[Al]_全/[O]质量比大于1.2。

该工艺中，在精炼结束时采用Al脱氧后，还加入Ti固氮，其加入量需保证钢中[Ti]/[N]质量比应高于3.5。

该工艺中，在精炼结束前采用Al脱氧以及Ti固氮后，还加入硼，且硼的含量控制在5～50ppm。

该工艺中，轧制形成的线材是以堆冷或控制冷却方式冷却的，且保持冷却速度小于5℃/S。

该工艺中，轧制形成的线材是在大盘卷运输线上以堆冷方式冷却的，且冷却速度在0.25～0.5℃/s。

该工艺中，轧制形成的线材是在在斯太尔摩辊道运输线上以控制冷却方式冷却的。

该工艺包括如下具体步骤：

按所述高强度紧固件用含硼冷镦钢的组成配制冶炼原料，其后将冶炼原料依次进行冶炼、精炼和连铸处理，形成连铸坯；

将连铸坯加热到900～1100℃，依次经粗轧、中轧后，在800～950℃精轧，吐丝温度控制在800～900℃；

轧制形成的线材集卷后整卷在大盘卷运输线上堆冷，或在斯太尔摩辊道运输线上控制冷却，冷却速度小于5℃/S；

整卷打捆后自然冷却，形成成品高强度紧固件用含硼冷镦钢盘条。

以下对本发明高强度紧固件用含硼冷镦钢的成分设计具体说明：

C：碳是主要强化元素之一。碳含量过低，则紧固件调质处理后硬度、强度不达标；但是如果碳含量过高，则热轧盘条强度高，塑性低，冷镦易开裂，同时冷镦时变形抗力大，冷镦模具寿命低。因此，必须考虑强度和冷镦性能的平衡，故碳含量最好控制在0.15～0.35％之间。