表面硬化热处理性优异的中碳钢非调质线材及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种表面硬化热处理性优异的中碳钢非调质线材及其制造方法。所述中碳钢非调质线材，以重量％计，包括：碳(C)：0.35～0.5％、硅(Si)：0.001～0.6％、锰(Mn)：0.8～1.8％、铬(Cr)：0.05～0.2％、铝(Al)：0.01～0.05％、镍(Ni)：0.05～0.2％、磷(P)：0.01～0.03％、硫(S)：0.06％以下、氮(N)：0.01％以下、钒(V)：0.02～0.15％及钛(Ti)：0.005～0.03％中的一种以上元素，其余为由Fe及不可避免的杂质组成；细微组织由面积分数为20～35％的铁素体和其余的珠光体复合组织组成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种非调质线材，更为具体地，涉及一种表面硬化热处理性优异的中碳钢非调质线材及其制造方法。
技术介绍
一般情况下，中碳钢线材多用于冷加工，此时，为了提高中碳钢线材的加工特性，实施低温退火热处理或者球化热处理等热处理，在经过锻造等加工后，实施用于赋予物理性质的淬火和回火(quenchingandtempering)热处理。然而，对数字精度要求高的配件或者要求降低热处理费用的情况下，主要使用省略上述热处理的非调质钢。所述非调质钢，在制造线材后不经过低温退火热处理和球化热处理，而是可以直接通过拉伸和直接冷锻来制造产品。如上所述，为了在不经过热处理的情况下制造产品，所述非调质线材需具备高韧性，目前已知的是，线材的细微组织尤其是铁素体分数对韧性产生影响。另外，目前已知的提高非调质线材的韧性的方法有，通过添加能够固定Ti、Nb、V等铁素体晶界的碳化物和氮化物形成元素，并通过控制轧制来阻止奥氏体晶粒的微细化和粗大化，在奥氏体晶界形成铁素体，通过铁素体微细化来提高韧性。然而，上述方法需控制好由Ti、Nb、V等形成的析出物，而且由于使用块铁(bloom)等，需将加热炉温度升高至1200℃以上，因此存在企业的使用受限制的缺点。并且，作为经济性好的高韧性非调质钢的制造方法有，在0.2重量％中碳钢范围内利用包兴格效应(Bauschingereffect)来形成铁素体+珠光体层状组织的方法。上述的层状组织具有可使钢的冲击韧性最大化以及利用普通碳钢的优点，但是，因层状组织而材料本身具有方向性，因此具有使用受限制的缺点。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的一个方面，其目的在于提供一种有效确保表面硬化热处理性以提高非调质线材的耐磨性的中碳钢非调质线材及其制造方法。(二)技术方案本专利技术的一个方面，提供一种表面硬化热处理性优异的中碳钢非调质线材，所述线材，以重量％计，包括：碳(C)：0.35～0.5％、硅(Si)：0.001～0.6％、锰(Mn)：0.8～1.8％、铬(Cr)：0.05～0.2％、铝(Al)：0.01～0.05％、镍(Ni)：0.05～0.2％、磷(P)：0.01～0.03％、硫(S)：0.06％以下、氮(N)：0.01％以下、钒(V)：0.02～0.15％及钛(Ti)：0.005～0.03％中的一种以上元素，其余为由Fe及不可避免的杂质组成；细微组织由面积分数为20～35％的铁素体和其余的珠光体复合组织组成。本专利技术的另一个方面，提供一种表面硬化热处理性优异的中碳钢非调质线材的制造方法，其包括以下步骤：准备满足所述组成成分的钢；将所述钢在低于1050℃的温度下加热处理150分钟以下；将所述被加热的钢在780～800℃的温度范围内实施热精轧；以及，在所述热精轧后，以0.5～3℃/s的冷却速度进行冷却。(三)有益效果根据本专利技术，在没有添加昂贵的元素的情况下，能够提供一种不仅韧性优异，而且在表面硬化热处理后能够提高硬度而耐磨性优异的中碳钢非调质线材。具体实施方式[实施专利技术的最优选方式]一般情况下，为了提高非调质线材的韧性而形成由铁素体和珠光体的复合组织组成的细微组织的同时实现所述铁素体的细微化。这种复合组织因其具有层状组织而具有冲击韧性优异的物理性质，不过，在需要具备耐磨物理性质的地方，因低硬度而有可能导致部件使用寿命缩短的问题。为克服这种问题，作为工序方法，采用一种通过对普通的钢材进行渗碳或氮化处理来提高硬度，或者通过局部的感应加热来提高表面硬度，从而提高耐磨性的方法。在本专利技术中，用于解决如上所述的材料上的问题的方案为，对上述的具有复合组织的非调质线材进行表面硬化热处理的同时在进行所述热处理的过程中，通过提高热处理性来提高硬度，从而确保优异的耐磨性。为此，本专利技术人确认了当优化非调质线材的细微组织时，特别是在优化铁素体晶粒尺寸时，能够大幅提高表面硬化热处理性，获得所要达到的优异的物理性质，并最终完成了本专利技术。下面，对本专利技术进行详细说明。本专利技术的一个方面的表面硬化热处理性优异的中碳钢非调质线材，以重量％计，优选包括：碳(C)：0.35～0.5％、硅(Si)：0.001～0.6％、锰(Mn)：0.8～1.8％、铬(Cr)：0.05～0.2％、铝(Al)：0.01～0.05％、镍(Ni)：0.05～0.2％、磷(P)：0.01～0.03％、硫(S)：0.06％以下、氮(N)：0.01％以下、钒(V)：0.02～0.15％及钛(Ti)：0.005～0.03％中的一种以上元素。下面，对本专利技术的中碳钢非调质线材中将组成成分如上所述地限制的理由进行详细说明。在此，除非另有说明，成分元素的含量均以重量％表示。C：0.35～0.5％在本专利技术中，当碳(C)的含量低于0.35％时，铁素体转变会过度，由于在表面硬化热处理时Ae3点高而铁素体无法全部溶解，热处理后部分残留铁素体相的可能性变高。如上所述，若在热处理后部分残留铁素体相，则会降低钢的硬度，最终钢的耐磨性低下，因此不优选。因此，C的含量优选为0.35％以上。只是，当C的含量超过0.5％时，铁素体转变不充分，而主要转变为珠光体，因此难以确保所要达到的冲击韧性。因此，优选地，在本专利技术中将C的含量控制在0.35～0.5％。Si：0.001～0.6％硅(Si)是典型的置换型元素，对钢的加工硬化量产生很大影响。尤其，在不经过软化热处理工序，而是在拉伸后直接进行冷镦的非调质钢中，所述Si的含量增加会导致加工硬化增加，引发模具寿命的恶化。因此，优选地，将所述Si的含量控制在低含量，如果所述Si的含量超过0.6％，则钢的硬化量增加而导致柔软性下降，最终导致冲击韧性下降。因此，优选地，在本专利技术中将Si的含量控制在0.6％以下，只是考虑到钢的制造工序，可包括0.001％以上的Si。Mn：0.8～1.8％锰(Mn)是在基体组织内形成置换型固溶体，并降低Al温度来使珠光体层之间的间隙微细化的元素。为了得到上述效果，优选包括0.8％以上的Mn，然而，当Mn的含量超过1.8％时，存在发生基于锰偏析的组织不均匀的可能性增大的问题。如上所述，当组织变得不均匀时，进行冷却时根据冷却速度的偏差形成部分的贝氏体组织的可能性很高，因此，在之后进行钢加工时有可能发生内部龟裂。即，锰偏析因相比其他元素扩散系数相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面硬化热处理性优异的中碳钢非调质线材，所述线材，以重量％计，包括：碳(C)：0.35～0.5％、硅(Si)：0.001～0.6％、锰(Mn)：0.8～1.8％、铬(Cr)：0.05～0.2％、铝(Al)：0.01～0.05％、镍(Ni)：0.05～0.2％、磷(P)：0.01～0.03％、硫(S)：0.06％以下、氮(N)：0.01％以下、钒(V)：0.02～0.15％及钛(Ti)：0.005～0.03％中的一种以上元素，其余为由Fe及不可避免的杂质组成；细微组织由面积分数为20～35％的铁素体和其余的珠光体复合组织组成。

【技术特征摘要】
2014.12.04 KR 10-2014-01733431.一种表面硬化热处理性优异的中碳钢非调质线材，所述线材，
以重量％计，包括：碳(C)：0.35～0.5％、硅(Si)：0.001～0.6％、锰
(Mn)：0.8～1.8％、铬(Cr)：0.05～0.2％、铝(Al)：0.01～0.05％、镍
(Ni)：0.05～0.2％、磷(P)：0.01～0.03％、硫(S)：0.06％以下、氮
(N)：0.01％以下、钒(V)：0.02～0.15％及钛(Ti)：0.005～0.03％中
的一种以上元素，其余为由Fe及不可避免的杂质组成；细微组织由面
积分数为20～35％的铁素体和其余的珠光体复合组织组成。
2.根据权利要求1所述的表面硬化热处理性优异的中碳钢非调
质线材，所述线材的从表面到0.2D深度内的铁素体晶粒的纵横比(长
轴/短轴)为3以下，所述铁素体晶粒的平均短轴长度为10μm以下，0
除外，其中，所述D表示直径。
3.根据权利要求1所述的表面硬化热处理性优异的中碳钢非调
质线材，所述线材的珠光体束尺寸的最大偏差为30μm以下。
4.根据权利要求1所述的表面硬化热处理性优异的中碳钢非调
质线材，所述线材包括V基析出物和/或Ti基析出物，所述全部析出物
中平均尺寸为50nm以下的析出物的面积分数为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李相润，林炫辰，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR