[发明专利]紧固件用非调质贝氏体冷镦钢及其制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种紧固件用非调质贝氏体冷镦钢盘条，特别涉及一种10.9级高强度紧固件用非调质贝氏体冷镦钢及其制造方法。

背景技术：

紧固件为三大基础机械零部件之一。冷镦钢线材是制作螺栓、螺母、螺钉、铆钉等紧固件的主要原料。生产高强度紧固件可采用40Cr、35CrMo等合金结构钢作为材料，深加工后进行调质热处理。其生产工序：原材料检验→球化退火→酸洗→磷化处理→一次拔制→退火→酸洗→磷化处理→二次拔制→冷镦→搓丝→淬火、回火(调质处理)→电镀→产品性能检验。这种调质型紧固件生产方式，一方面制作材料需要添加合金元素增加了生产成本，另一方面由于需进行后续热处理，增加了能耗和降低了生产率。

随着“节能降耗”要求的提高和社会环境保护的加强，为了减少高强度紧固件生产中加工工序环节，开始采用非调质钢加工生产高强度紧固件，其生产工序：原材料检验→酸洗→磷化处理→线材拔制→冷镦→搓丝→时效处理→电镀→产品性能检验。这种非调质型紧固件生产方式，采取直接拔制和冷镦，取消了两次拔制的酸洗和磷化处理以及淬火、回火(调质处理)，大大简化了紧固件生产工序，提高了生产率，降低了能耗和成本，减少了污染排放。

中国专利CN1858284公开了一种超细晶非调钢盘条及其生产方法，其主要成分为：C：0.10～0.25％，Si：≤0.08％，Mn：0.80～1.70％，P：≤0.035％，S：≤0.035％，V、Nb、Ti、Al微量，但该专利涉及一种10.9级以下级别高强度紧固件用非调质冷镦钢线材生产方法。

中国专利CN101220439B公开了一种高强度紧固件用非调质双相冷镦钢及其制造方法，其主要成分为：C：0.06～0.15％，Si：0.60～0.90％，Mn：1.40～2.0％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，Al：≤0.04％，N：≤0.0060％，V：0.03～0.10，Nb：0.04～0.08％，但该专利涉及一种8.8级和9.8级双相型高强度紧固件用非调质冷镦钢线材生产方法。

中国专利CN101619414公开了一种10.9级含铌非调质冷镦钢及其热轧盘条的轧制方法，其主要成分为：C：0.08～0.14％，Si：0.03～0.35％，Mn：1.80～2.30％，P≤0.025％，S≤0.015％，B：0.0005～0.003％，Ti：0.01～0.03％，Als：0.010～0.050％，Nb：0.02％～0.04％，但该专利添加铌Nb合金元素，增加了生产成本。

中国专利CN101619420公开了一种10.9级含铬非调质冷镦钢及其热轧盘条的轧制方法，其主要成分为：C：0.08～0.14％，Si：0.03～0.35％，Mn：1.80～2.30％，P≤0.025％，S≤0.015％，B：0.0005～0.003％，Ti：0.01～0.03％，Als：0.010～0.050％，Cr：0.02％～0.04％，但该专利添加铬Cr合金元素，增加了生产成本。

发明内容：

为解决上述问题，本发明提供一种10.9级紧固件用非调质贝氏体冷镦钢及其制造方法，采取添加廉价的合金元素和微量的微合金化元素，通过控制轧制和控制冷却工艺，使非调质冷镦钢线材的组织结构呈粒状贝氏体，获得良好的综合力学性能，可降低因添加贵重合金元素的原材料生产成本；采用本发明的紧固件用贝氏体非调质冷镦钢线材，可使10.9级紧固件加工生产实现非调质型生产方式，从而简化紧固件生产工序和缩短生产时间，提高生产率，降低能耗和生产成本，减少污染排放。

为达到上述目的，本发明的紧固件用贝氏体非调质冷镦钢，其组分及其重量百分比为：

C：0.06～0.15％，Si：0.10～0.50％，Mn：1.90～2.60％，P≤0.015％，S≤0.015％，B：0.001～0.004％，Ti：0.01～0.03％，Als：≤0.040％，其余铁和不可避免的微量杂质。

本发明合金设计的理由如下：

C：0.06～0.15％。C是钢中固溶强化作用最明显的元素，随含碳量的增加，钢的短时强度上升，塑性、韧性下降，对于贝氏体型冷镦钢采取低含碳量，但含碳太低，钢的强度将降低，故C的范围更好为0.07～0.13％。

Si：0.10～0.50％。Si是铁素体固溶强化元素，能显著提高钢的变形抗力，但Si含量过高，不利于冷加工塑性变形，故Si的范围更好为0.15～0.40％。