[发明专利]一种免退火工具用热轧盘条及其生产控制工艺

说明书

本发明属于手工具钢用盘条生产技术领域，涉及一种免退火工具用热轧盘条的生产工艺；钢材各成分组成为：C：0.42～0.47％、Mn：0.60～0.90％、Si：0.15～0.35％、Cr：0.50～0.70％、V：0.10～0.15％、P≤0.025％、S≤0.025％、Ni≤0.25％、Cu≤0.30％、Al≤0.035％，余量为Fe及不可避免杂质；步骤包括钢水冶炼、连铸、钢坯加热及除鳞、轧制和冷却收集；本发明通过成分优化和工艺控制显著降低了盘条淬火组织的产生，免去球化退火工序，极大地降低了能耗，节省成本，并且有利于缩短下游生产周期；所得盘条纯净度高、无全脱碳、表面无裂纹、麻面、划伤等宏观缺陷。

技术领域

本发明属于手工具钢用盘条生产技术领域，具体涉及一种免退火工具用热轧盘条的生产工艺。

背景技术

生产六角扳手、六角批头及螺丝刀产品的常用材质包括SAE6150、S2及其他CrMoV钢等。根据文献，S2不产生淬火组织的最大冷却速度在0.1℃/s左右、SAE6150不产生淬火组织的最大冷却速度在0.5℃/s左右。常规斯太尔摩风冷线的设备能力下无法保证该类产品尤其是小规格产品不产生马氏体、贝氏体淬火组织。例如S2等高合金热轧盘条全截面普遍以马氏体、贝氏体组织为主；业内各钢厂生产的SAE6150小规格盘条也均存在马氏体或贝氏体组织。

马氏体、贝氏体组织显著提高了盘条强度并降低其塑性(延伸率)，即使局部的马氏体也会在拉拔过程中产生强烈的组织应力，极易导致盘条拉拔断裂。因此该类产品目前普遍需要进行一道球化退火工序，以改善冷加工性能，具体加工工艺如下：线材→球化退火→砂轮打磨或喷丸→酸磷化→拉拔→精线→矫直落料→机加工→热弯→淬回火→喷丸→表面处理。球化退火工序除了改善拉拔性能，另一点有利之处在于加热过程中使氧化皮和盘条基体这两个热膨胀系数不同的异相间产生热应力从而降低其结合性能，有利于后续的剥皮。

但球化退火工序大大增加了材料加工成本和能耗、延长了生产周期。

发明内容

本发明目的在于克服上述缺陷，提供一种免球化退火工具钢热轧盘条及其生产控制工艺。本工艺通过成分优化和冶炼、轧制控制，避免异常组织的产生并降低氧化皮的厚度，免去球化退火工序的同时保证产品后续的可加工性。

为了实现以上目的，本发明首先提供免退火工具钢热轧盘条，由下列质量百分比的成分组成：

C：0.42～0.47％、Mn：0.60～0.90％、Si：0.15～0.35％、Cr：0.50～0.70％、V：0.10～0.15％、P：≤0.025％、S：≤0.025％、Ni≤0.25％、Cu≤0.30％、Al≤0.035％，余量为Fe及不可避免杂质。

成分设计：C是影响工具钢性能的最重要元素，直接影响了材料的淬透性和淬硬性；本发明在中碳铬钒合金钢的成分体系范围内、在满足成品热处理硬度即使用硬度的前提下，将C含量设定在0.42～0.47％，较SAE6150等常规品种下调了C含量，从而提高了Ms点并缩小了马氏体的转变温度范围、降低了热轧盘条形成马氏体等淬火组织的可能性。

为保证韧性，工具钢中常需添加Cr、Mo、W、V等元素。这些元素一部分在基体固溶、一部分在热处理后以碳化物的形式析出，提高了材料耐磨损性、软化抵抗性、疲劳强度以及热成型过程中的尺寸稳定性。本发明将工具钢主要合金元素、也是强淬透性元素的Cr含量控制在0.50～0.70％，在保证成品淬透性的基础上较常规SAE6150适当下调优化，降低形成淬火组织的风险；V含量控制在0.10～0.15％，保证晶粒细化、材料韧性、塑性及回火软化抵抗性，同时氮化物析出强化提高了耐延迟破坏性。P、S等杂质元素易在晶界偏聚，使钢脆性大大增加，需要尽可能降低其含量，本发明均控制在0.025％以下。