[发明专利]一种大规格直接切削用非调质钢的制备方法

说明书

本发明属于非调质钢技术领域，涉及一种大规格直接切削用非调质钢的制备方法；钢材成分为：C 0.40～0.48%、Si 0.20～0.35%、Mn 0.80～1.30%、P≤0.020%、S≤0.035%、Cr 0.10～0.20%、V 0.05%～0.13%、Ti 0.010%～0.020%、Ni≤0.025%、Mo≤0.015%、Al≤0.030%、Cu≤0.2%、N 130～200ppm、H≤2.0ppm、O≤20ppm；余量为Fe及不可避免杂质；本发明在不增加硅含量的条件下，同时省去了常用的Nb；通过优化组分，采用半连轧技术实现控轧、控冷工艺，最终得到性能优异的大规格直接切削用非调质钢。

技术领域

本发明属于非调质钢技术领域，具体涉及一种大规格直接切削用非调质钢的制备方法。

背景技术

在工程机械领域长期以来其重要零件均采用调质钢制造，而调质钢生产周期长、能耗高，且淬火时工件易变形或开裂，造成产品质量波动大、制造成本高、环境污染严重，目前工程机械领域往往涉及大量大尺寸规格零件制造，但大规格车削非调质钢的开发和应用力度不够，无法满足工程机械需求。随着人们对环保、加工成本、加工周期及材料稳定性越来越重视，迫切希望机械加工行业切削用棒材如注塑机拉杆、机械类油缸活塞杆零部件等中、大尺寸圆棒产品采用直接切削用非调质钢代替调质钢，但随着非调质热轧圆钢使用规格逐渐增大，造成圆钢截面边部与心部的强韧性性能波动大、组织晶粒度大小不均匀易出现混晶现象。

目前市场上注塑机使用的材质主要是调质后的42CrMo和4145H合金结构钢，由于零件调质过程增加能耗且污染环境，同时钢材产生氧化、脱碳、变形、开裂等缺陷。对于开发新型非调质钢以逐步替代42CrMo、4145H、40Cr等调质钢变的急为迫切。

通过调研发现，目前只有小规格非调质钢（直径≤60mm）才有报道，受制于大规格圆棒生产难度大，大规格的非调质钢鲜有报道，因此，亟需设计得到性能优异的大规格直接切削用非调质钢。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，针对大规格直接切削用非调质钢（直径为75~140mm），力学性能和切削加工性能波动大，难以满足目前的生产需求；本发明提供一种高强韧中、大规格直接切削用非调质钢，优化钢材组分，采用半连轧技术实现控轧控冷，使得大规格直接切削用非调质钢具有良好的力学性能和加工性能。

为了实现以上目的，本发明首先提供一种大规格直接切削用非调质钢的制备方法，具有高强度、高韧性、优异切削加工性能，采用半连轧技术实现控轧控冷步骤，包括以下步骤：

（1）按照各成分混合物料，经过冶炼，浇铸成钢坯；钢坯进连续加热炉加热，高温段按照1180~1240℃的温度加热2~3h使坯料加热均匀化，得到加热后的钢坯；

（2）加热后的钢坯，开启高压水除磷，去除钢坯表面的氧化铁皮；除磷后的钢坯在开坯机经过7~11道次轧制成中间矩形坯，所述开坯轧制的温度为990~1120℃，前4道单道次变形量≥17%；

（3）步骤（2）中轧制得到的中间矩形坯进行待温处理，待温处理后的温度为850~920℃，待温处理的时间为4~6分钟；

（4）待温处理后的中间矩形坯进入连轧机经5~9道次轧制成圆钢棒材，圆钢棒材终轧温度780~880℃；所述圆钢棒材的直径为75~140mm；

（5）将步骤（4）连轧后的圆钢棒材出轧机后进行穿水冷却，冷却后的温度为325-414℃；

（6）缓冷：冷却后的圆钢棒材进入横移编组系统移至锯切辊道进行锯切，此时圆钢表面反红温度至571~590℃，锯切后上冷床入坑缓冷，出坑温度≤200℃，再经精整、矫直工序、得到所需钢材，检测后入库；

所述大规格直接切削用非调质钢由下列重量百分比的成分组成：