一种免退火含硼冷镦钢的生产方法技术

本发明专利技术涉及一种免退火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。本发明专利技术原料组分包括C、Si、Mn、Ti、Al、P、S、B，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术既保证了免退火冷镦钢的淬透性，又使钢不容易产生裂纹，使钢中硼含量的加入范围更加合理，本发明专利技术采用最佳成份组合，不仅满足了用户的使用要求，而且使钢材的成本降低约70元/吨钢。此外，线材热处理后的性能，满足用户8.8级产品甚至9.8级产品的性能要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于冶金工业生产的金属材料领域。
技术介绍
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。 低碳含硼钢是近年来发展起来用于冷成型的新钢种，其具有以下特点：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。 10B21钢种也可以做10. 8级的冷镦钢，据《金属制品》2009年第5期万国喜等人 的" 10B21高强度冷镦钢线材的生产"报道，10B21钢的化学成分为：C的质量分数为0. 20% ~ 0. 23%，Si的质量分数为彡0. 08%，Mn的质量百分数为0. 80% ~ 1. 00%，A1的质量百分 数为0. 025% ~ 0. 045%，P的质量百分数〈0. 020%，S的质量百分数为〈0. 015%，B的 质量百分数为〇. 0010% ~ 〇. 0035%。由于该成分设计中不含Ti，实际生产中钢中氮元素 与钛元素结合生成TiN，因此很难保证钢中单质硼的存在。 含硼冷镦钢10B21也可以制作8. 8级的冷镦钢，据《钢铁研究》2014年第6期帅 习元等人的"含硼冷镦钢10B21冷镦开裂原因分析"报道，武钢10B21钢的化学成分为： C的质量分数为0. 19% ~ 0. 23%，Si的质量分数为彡0.25%，Mn的质量百分数为0.65% ~ 0. 90%，P的质量百分数〈0. 020%，S的质量百分数为〈0. 020%，B的质量百分数为0. 0008% ~ 0. 0030%。该成分设计中既不含铝也不含钛，因此容易引起钢中B元素的氧化和 氮化，对硼元素作用的发挥会产生影响。 据《金属热处理》2013年第7期麻晗等人的"节能型钢筋、线材的研发与生产实践" 报道，江苏沙钢的10B21钢的化学成分为：C的质量分数为0. 19% ~ 0. 23%，Si的质量分 数为彡〇. 10%，Mn的质量百分数为0. 70% ~ 0. 90%，A1的质量百分数为0. 03%，P的质量 百分数彡 0. 015%，S的质量百分数为彡0. 010%，B的质量百分数为0. 0010%~ 0. 0030%，Ti 的质量百分数为< 〇. 04%。该成分设计中，B元素的含量波动较大，对产品质量的稳定会 产生不利影响。 据张家港联峰钢铁研究所有限公司于2014年3月12日申请的专利"一种超低硬 度免退火冷镦钢生产方法(专利申请号为201410088703. 4)"介绍，该冷镦钢的成分设计为： C的质量分数为0. 19% ~ 0. 22%，Si的质量分数为彡0. 08%，Mn的质量百分数为0. 80% ~ 1. 00%，A1的质量百分数为彡0. 025%，P的质量百分数彡0. 015%，S的质量百分数为 彡0. 010%，B的质量百分数为彡0. 0035%，Ti的质量百分数为0.025% ~ 0. 050%。该 成分设计中，钢中铝含量偏高，成本相对来说会高一些。此外，钢中的s、P元素虽然是有害 元素，但其含量要求过严，会较大幅度增加钢材的成本。 虽然含硼冷镦钢有淬透性好、成本低的特点，但由于硼元素是一个敏感元素，其成 分范围需要较好的确定。钢中硼含量过低，达不到提高钢材淬透性的作用；硼含量过高，又 会使钢发脆，钢材在生产过程中容易产生裂纹。因此，需要将钢中硼含量控制在合理的范围 内。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种免退火含硼冷镦钢线材，采用该线材制作的冷镦钢， 具有免球化退火且降低冷镦钢模具磨损，低成本、高质量的一种免退火含硼冷镦钢的生产 方法。 为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案： 一种将免退火含硼冷镦钢的成分控制在如下范围：C的质量分数为0. 23% ~ 0. 25%， Si的质量分数为彡0. 07%，Mn的质量百分数为0. 80% ~ 1. 00%，Ti的质量百分数为0. 025% ~ 0. 040%，A1的质量百分数为彡0. 020%，P的质量百分数〈0. 025%，S的质量百 分数为〈〇. 025%，B的质量百分数为0. 0010% ~0. 0019%，其余为Fe和不可避免的杂 质。 ，方法如下：原料经转炉、炉外精炼、连铸、高线 车L制、斯太尔摩线控冷工序，线材热乳后的抗拉强度为470-530MPa的范围内，断面收缩率 为58-66%的范围内，硬度70-78HRB。 所述线材经相应的工业热处理后，抗拉强度为930-1010MPa，硬度在28-33HRC的 范围内，断面收缩率多52%，伸长率多12%，冲击功多30J，各项指标均完全满足国标GB/ T3098. 1-2000《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》中对8. 8级甚至9. 8级螺栓的要求。 本专利技术的优点在于：既保证了免退火冷镦钢的淬透性，又使钢不容易产生裂纹， 使钢中硼含量的加入范围更加合理，将钢中硼含量的范围确定为：B的质量百分数为0. 0010% ~ 0. 0019%。对比张家港联峰钢铁研究所有限公司生产的钢材，碳含量范围控制不 同，且由于硫、磷含量范围控制较合理，铝含量下限较低，不仅满足了用户的使用要求，而且 使钢材的成本降低约70元/吨钢。此外，线材热处理后的性能，满足用户8. 8级产品甚至 9. 8级产品的性能要求。 本专利技术的合金设计方案根据如下： C :碳是钢的主要强化元素之一。碳含量过低，则冷镦钢在热处理后后的强度和硬度低， 但是如果碳含量过高，则热乳线材强度高，塑性低，冷墩易开裂，且模具寿命低。因此， 综合考虑，碳含量应控制在0. 23~0. 25%。 Si:硅元素可以降低钢的硬度，有利于用户实现免退火直接拉拔加工线材。因此将 钢中Si的含量控制在< 0. 07%。 Mn:锰是固溶强化元素，过低的锰钢中Mn/S比低，给钢的连铸生产带来质量隐患， 但过多的锰会降低线材的塑性和韧性。因此，锰含量可控制在0.80% ~1. 00%。 Ti:钛元素溶于钢中可提高钢的强度与韧性，特别是可以固氮，消除钢中氮元素的 危害，但过尚会提尚钢材的成本，因此将钦兀素控制在：〇. 025% ~ 0. 040%。 A1:铝是强脱氧剂，铝含量越高，则钢中氧含量越低，钢材的质量越好。将铝元素控 制在：A1 彡 0? 020%。 B:虽然含硼冷镦钢有淬透性好、成本低的特点，但由于硼元素是一个敏感元素， 其成分范围需要较好的确定。钢中硼含量过低，达不到提高钢材淬透性的作用；硼含量过 高，又会使钢发脆，钢材在生产过程中容易产生裂纹。另外，如果加入钢中的硼元素被氧化 或氮化，都会使硼失去淬透性，因此含硼冷镦钢要加入铝元素防止硼被氧化，加入钛元素以 防止硼元素被氮化。 在本钢种工业开发前，曾做过l〇〇kg真空炉冶炼实验，然后乳制成钢板，结果见表 1，4#钢产生了裂纹。可见，钢中硼含量对钢的性能有重要影响，含量过高，就会使钢在加工 过程中容易产生裂纹。 对1#、2#、3#、4#钢都进行了淬透性试验，结果表明：2#、3#、4#钢的淬透性达到 35mm以上，但1#钢的淬透层只有13mm，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种免退火含硼冷镦钢的生产方法，其特征在于，包括C 的质量分数为0. 23% ~ 0. 25%，Si的质量分数为≤0.07%， Mn的质量百分数为0.80% ~ 1. 00%，Ti的质量百分数为0. 025% ~ 0. 040% ，Al的质量百分数为≥0. 020% ，P的质量百分数< 0. 025%，S的质量百分数为< 0. 025%，B的质量百分数为0. 0010% ~ 0. 0019% ，其余为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李峰，宋冉臣，安学军，
申请(专利权)人：内蒙古包钢钢联股份有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15