[发明专利]10.9级含硼免球化退火冷镦钢盘条及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷镦钢及其生产工艺，尤其涉及一种10.9级含硼免球化退火冷镦钢及其制造方法，属于钢铁冶金和轧钢领域。

背景技术

冷镦钢主要用于制造螺栓、螺钉、螺母、螺柱、铆钉等紧固件，广泛应用于汽车、机械、船舶、铁路、桥梁、建筑、电子等领域。我国是冷镦钢生产大国，预计2011年全国冷镦钢产量将达900万吨，占全世界的35％以上。但目前国产冷镦钢尚存在产品附加值低、生产能耗大、质量不稳定等问题，导致市场急需的汽车、航空、高铁用冷镦钢等高端产品仍需大量进口，严重制约了我国相关行业的技术升级。相比之下，西方发达国家已全面普及了10.9级冷镦钢产品。与传统冷镦钢相比，10.9级高强度冷镦钢可节省材料30％以上。

以ML40Cr为代表的传统10.9级冷镦钢在用于紧固件生产之前必须经过球化退火，软化盘条后才能拉拔和冷镦。球化退火过程消耗大量的能源和资源、污染环境，而且会降低成材率、增加生产流程，显著增加使用成本，估计每吨钢的球化退火成本在300元以上。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种10.9级含硼免球化退火冷镦钢盘条，采用该冷镦钢盘条制作10.9级高强度紧固件，可省略拉拔前的球化退火工艺，起到节约能源、减少污染、提高成品率、降低使用成本的效果，从而克服了现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种10.9级含硼免球化退火冷镦钢盘条，其特征在于，它包含按重量百分比计算的如下组分：C 0.23～0.33％、Si 0.02～0.20％、Mn 0.50～0.90％、P≤0.025％、S≤0.025％、Al 0.005～0.040％、Ti 0.005～0.050％、B 0.0005～0.0035％、Cr0.58～1.50％、Ni 0.01～0.05％，以及余量的铁和杂质。

优选的，它还包含如下组分：V 0.01～0.05wt％。

本发明的合金设计根据如下：

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，故碳含量应控制在0.23～0.33％。

Si：硅虽然可提高钢的强度，但同时也导致冷镦变形抗力的急剧升高，大幅度提高模具消耗。为降低冷镦变形抗力，并结合工业生产的实际状态，Si的含量控制在0.02～0.20％。

Mn：锰是固溶强化元素，同时在炼钢过程中还起到脱氧作用，同时也可提高淬透性。但过多的锰会降低盘条的塑性和韧性，因此，锰含量可控制在0.50～0.90％。

Cr：铬是固溶强化元素，在钢中有较大的溶解度，同时可有效提高淬透性，保证材料淬火后的强度和硬度。此外，铬在回火处理时析出碳化物沉淀相，可起到二次硬化的作用。因此，铬的含量控制在0.50～1.50％。

Al：铝是强脱氧剂，主要用来对精炼过程进行充分脱氧。但过多的铝容易在连铸过程中引起水口结瘤，影响连铸生产。为此，钢中全铝含量可控制在0.005～0.040％。

Ti：钛是强固氮元素。加入的钛和钢中的自由氮结合，形成稳定的氮化钛，防止自由氮和硼结合，Ti/N质量比应高于3.3，为此，Ti的含量可控制在0.005～0.050％。

B：硼可大幅度提高淬透性。钢中硼只有以固溶形式存在时才可在淬火时偏聚在奥氏体晶界，抑制铁素体形核，从而提高钢的淬透性。如果硼与钢中氧、氮形成化合物，就不能起到提高淬透性的作用。因此，将钢中硼的含量控制在0.0005～0.0035％之间是合适的。

Ni：镍有助于提高紧固件的耐腐蚀能力，但过多的Ni会提高钢材成本，本发明中，Ni含量控制在0.01～0.05％。

V：钒和钢中的碳结合，形成VC，一方面可以提高紧固件成品的耐延迟断裂能力，另一方面可以细化组织，提高综合性能，V的含量可控制在0.01～0.05％。

本发明的另一目的在于提供一种生产前述10.9级含硼免球化退火冷镦钢盘条的方法，该方法包括依次进行的转炉或电炉冶炼、炉外精炼、连铸、高线控轧、大盘卷线堆冷或斯太尔摩线控冷工序，其特征在于：

其中：

(1)在冶炼工序中，出钢温度1620～1660℃，出钢时用铝锭脱氧，加入量为2～3千克/吨钢；

(2)在精炼工序中，合金料的加入顺序为：锰铁→铬铁→铝锭→钛铁→硼铁；