[发明专利]用于冷锻以提高模具使用寿命的高强度钢线及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于冷锻的高强度预热处理钢线，其用作发动机、底盘和转向装置等的部件(螺栓和轴)的材料；更具体地，本发明涉及用于冷锻的钢线和制备该钢线的方法，其中在淬火和回火后，以适合的截面收缩率对该钢线进行冷拉，即使在大于1200Mpa的高拉伸强度下，冷锻也可以实行，并且模具的使用寿命能够得到显著的提高。 

背景技术

已公知的作为现有技术中代表性的冷锻钢线是球化退火材料和非热处理钢。球化退火材料是一种可以在低温中进行锻造的材料，通过热处理工序期间的球化碳化物析出以增加延展性。即，在约700℃的温度下加热13~17小时析出的碳化物是球化的，从而该材料的拉伸强度降低至500~600Mpa以便于该材料的锻造。但是，其是有缺陷的，因为在锻造工艺后，必须进行额外的热处理以增加拉伸强度，从而给加工工艺增加了难度同时提高了生产成本。 

因此，近年来迅速地发展出非热处理钢，其通过省去锻造工艺后的淬火和回火的热处理从而实现成本的降低。大多数非热处理钢是铁素体和珠光体的复合材料结构并添加有多种合金元素，所以它们在锻造为具有小于800MPa的拉伸强度的相对简单和低加工性的部件时是没有问题的。但是，在实际中，锻造为复杂形状的具有高于900MPa的拉伸强度的部件(例如六角法兰螺栓等)是不可能的， 因为作为层状形状存在于珠光体中的渗碳体早已断裂。同时，考虑到用于冷锻的常规钢线的所述问题，本发明的申请人已经开发出一种钢线，作为具有新理念的用于冷锻的高强度钢线，其即使在700~1300MPa的非常高的拉伸强度下、在如螺栓等部件的冷锻造过程中也不会产生裂纹，其已经被登记为第046971号韩国专利。近年来，根据汽车制造商对地球环境保护和轻质汽车的研制的不断追求，对具有1200~1600MPa范围的超高强度并能够进行冷锻的钢线的开发已经产生了强烈的需求。然而，上述此种范围的拉伸强度太高，它们在冷锻工艺期间容易产生裂纹并显著地缩短冷锻模具的使用寿命。因此，以现有技术水平，实际上不可能进一步提高钢线的拉伸强度。 

发明内容

技术问题 

因此，本发明是基于用于冷锻的常规钢线的上述问题以及近来对开发更高强度冷锻钢线的需求做出的，本发明的一个目的是提供一种用于冷锻的高强度钢线及其制造方法，其中尽管该材料具有范围在1200~1600MPa的超高拉伸强度，在冷锻造构造部件及汽车部件期间不会产生裂纹并且显著地提高了模具的使用寿命。 

技术方案 

基于至今不为公知的新事实能够实现上述目的，即如果以特定范围的截面收缩率对已经淬火和回火的高强度钢线进行冷拉，由于降低了变形抗力能，其能够获得良好的冷锻造性能而不会引发形成裂纹。 

本发明的发明人在为开发拉伸强度基本上高于1200MPa、可以进行冷锻并提高模具使用寿命的新型钢线而进行的大量测试和反 复的实验期间发现了上述事实。 

到目前为止，在相关的工业中，普遍认为研究人员不可能对拉伸强度高于1300MPa并且只经过淬火和回火的钢线进行冷锻。但是，在冷锻造由在淬火和回火后经特定量拉伸获得的钢线时，可以注意到：与锻造前的线相比，虽然增加了拉伸强度，但由于拉伸，钢线以相反的方向向金属结构变形方向上加工，从而显著地降低了变形抗力能以提高冷可锻性并提高模具的使用寿命。 

接下来将对其做更详细的描述。将能够淬火并用于机械结构的碳素钢迅速加热至Ac3转变点之上，并保持在加热状态。然后将该碳素钢迅速地通过水或油冷却并在500℃(A1转变点)进行回火，获得拉伸强度为1100~1400MPa的线。在此后以25~40%的截面收缩率(area reduction rate)进行拉伸时，可以注意到虽然具有1200~1600MPa的非常高的拉伸强度，制造的线也能够进行冷锻造而不产生裂纹并且能够显著地提高模具的使用寿命。 

用于本发明方法的线的化学组成具有基本的组成体系，包括：0.15~0.40wt%的C、少于1.5wt%的Si、0.30~2.0wt%的Mn、少于0.03wt%的P、少于0.03wt%的S，且余量包括Fe和不可避免的杂质。根据情形，向上述组成中可以添加下列组分中至少一种或多种：0.05~2.0wt%的Cr、0.05~1.5wt%的Mo、0.01~0.10wt%的Ti、0.0003~0.0050wt%的B和0.01~0.05wt%的Al。限定每一种元素的含量范围的原因如下。 

C:0.15~0.40wt%