[发明专利]一种高强度含硼冷镦钢的生产方法

说明书

本发明涉及一种高强度含硼冷镦钢的生产方法，属于冶金工业生产的金属材料领域。本发明原料成分包括C、Si、Mn、Ti、Al、P、S、B，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明采用最佳成份组合，制备出既能提高冷镦钢钢种的淬透性，又使钢不容易产生裂纹，使钢中硼含量加入范围更加合理。另外，由于采用150mm×150mm断面连铸机生产钢坯，相比大方坯二火成材工艺，冷镦钢的成本大幅度降低。同时，由于冷镦钢的硅含量较高，材料在使用过程中有较明显的σ_0.2屈服强度台阶，这对冷镦钢的使用安全是非常有利的。

技术领域

本发明涉及一种高强度含硼冷镦钢的生产方法，属于冶金工业生产的金属材料领域。

背景技术

冷镦钢是在室温条件下，采用一次或多次冲击加载直接成型生产螺钉、螺母、销钉等紧固件或冷镦成型零部件的一类低、中碳优质碳素结构钢和合金结构钢。它广泛应用于汽车、机械、建筑、电器等行业领域。冷镦钢冷成型性能好，具有优良的综合力学性能。

含硼冷镦钢具有以下特点：硼是最有效的提高淬透性的元素，极微量的硼即能显著提高钢的淬透性，可节约大量昂贵的合金元素镍、钼等，经济效果明显。另外，这种冷镦钢的强度也能满足用户要求。

据江苏省沙钢钢铁研究院有限公司申请的专利,“高强度紧固件用含硼冷墩钢及其制备工艺(申请专利号为：201010127837.4)”报道，该公司高强度冷镦钢的成分为：C 的质量分数为0. 15% ~ 0. 35%，Si的质量分数为<0.10%， Mn的质量百分数为0.50% ~ 1.20%，Al的质量百分数为0. 005% ~ 0. 08% ，P的质量百分数<0.035%，S的质量百分数为<0.035%，Cr的质量百分数为0.08%-0.50%，Ti的质量百分数为0. 005%-0.10%，B的质量百分数为0. 0005% ~ 0. 0050% 。由于该钢种的硅含量较低，因此冷镦钢的屈服强度不明显，这对高强度冷镦钢的使用存在一定的风险。另外，钢中含有Cr元素，这也会提高钢材的成本。还有该钢热处理后的抗拉强度不及1000MPa。

据内蒙古包钢钢联股份有限公司申请的专利,” 一种采用小方坯生产35CrMo合金冷墩钢的轧制方法(申请专利号为：201110422617.9)”报道，该公司生产合金冷镦钢的成分为：C 的质量分数为0. 32% ~ 0. 40%，Si的质量分数为0.15-0.35%， Mn的质量百分数为0.60% ~ 0.90%， P的质量百分数≤0.035%，S的质量百分数为≤0.035%，Cr的质量百分数为0.8%-1.1%，Mo的质量百分数为0. 15%-0.25%。由于该合金冷镦钢含有的Mo元素为昂贵金属元素，因此冷镦钢的成本较高。

10B33钢种的用户一般在国外，据《金属制品》2010年第4期付国平等人的“10B33冷镦线材的试制”报道，该钢种的化学成分为： C 的质量分数为0. 33% ~ 0. 36%，Si的质量分数为0.15%-0.30%， Mn的质量百分数为0.80% ~ 1. 00%，Al的质量百分数为0. 02% ~ 0.04% ，P的质量百分数≤0.025%，S的质量百分数为≤0.020%，Cr的质量百分数为0.10%-0.20%，Ti的质量百分数为0. 02%-0.04%，B的质量百分数为0. 0010% ~ 0. 0030% 。该钢种为包钢以前生产的钢种，用户反映产品的强度不稳定，达不到用户的使用要求。分析认为，由于该钢种的Mn含量波动较大且下限偏低，另外，钢中Ti含量偏低、Al含量偏低，降低了钢中有效硼的含量，因此强度偏低。此外，钢中硼含量波动也较大。

据《全国金属制品信息网第22届年会论文集》2010年刘振成等人的“10B33冷镦线材的试制”报道，10B33冷镦线材的生产工艺为：转炉冶炼——钢包炉精炼——真空处理——大方坯连铸—— 轨梁开坯——高线轧制。以前包钢生产10B33线材采用该工艺，但是由于采用大方坯二火成材工艺，生产成本过高，目前该工艺已经被淘汰。

发明内容