一种具有高强度和高塑性的中碳钢盘条及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种具有高强度和高塑性的中碳钢盘条及其生产方法，所述中碳钢盘条化学成分组成及质量百分含量为：C：0.40‑0.50%，Si：0.15‑0.40%，Mn：0.70‑1.20%，P≤0.015%，S≤0.010%，还含有Al≤0.05%、Ti≤0.05%、B≤0.005%、Cr≤0.40%中的一种或几种，其余为Fe和不可避免的杂质；所述生产方法包括冶炼、钢坯加热、线材轧制和线材冷却工序。本发明专利技术中碳钢盘条抗拉强度≥700MPa，面缩率≥55%，伸长率≥28%；显微组织由块状铁素体+细片状珠光体组成，铁素体晶粒度7‑9级，魏氏组织级别≤1级；盘条经客户拉拔后使用，可保持高的强度和塑性指标。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高强度和高塑性的中碳钢盘条及其生产方法
本专利技术属于线材生产
，具体涉及一种具有高强度和高塑性的中碳钢盘条及其生产方法。
技术介绍
中碳结构钢主要用于生产各种轴杆类零件，用于汽车、机械等行业，要求具有良好的强度和塑性指标。由于该盘条后续需要进行拉拔和表面研磨处理，因此其强度和塑性主要通过母材热轧盘条的性能保证。而根据材料学知识可知，强度和塑性是一对矛盾指标，即往往强度提高的同时会降低塑性指标。专利号CN102011051A公布了一种“高强度高塑性的中碳相变诱发塑性钢及其制备方法”，其化学成分：C：0.24-0.30%，Si：0.80-1.20%，Mn：1.40-1.80%，P：0.030-0.075%，V：0.070-0.090%，余量为Fe，钢坯经锻造、热轧、冷轧后，进行热处理，得到高性能冷轧相变诱发塑性钢。该钢需要经过冷轧及热处理等加工工序且其化学成分与本专利技术显著不同。专利号CN107937823A公布了“一种高强度高塑性合金钢及其制备方法”，其化学成分：C：0.34-0.56%，Cr：4.57-5.45%，Mo：0.96-1.35%，Al：0.74-0.88%，Ti：0.55-0.74%，Si：0.23-0.37%，V：0.11-0.15%，W：0.15-0.18%，Nb：0.02-0.06%，Zn：2.12-2.88%，Mn：0.12-0.26%，稀土元素：1.86-2.54%，余量为Fe和不可避免的杂质，该钢属于高合金钢领域，其化学成分与本专利技术显著不同。专利号为CN104213033A公开了“高强度高塑性60钢热轧盘条及其生产方法”，该盘条化学成分为：C：0.57-0.65%，Si：0.17-0.37%，Mn：0.50-0.80%，Cr：0.16-0.25%，P≤0.35%，S≤0.035%，Ni≤0.30%，Cu≤0.25%，余量为Fe，φ6.5mm热轧盘条抗拉强度990～1060MPa、面缩率50～60%、索低体化率85～90%，易拉拔更细的钢丝。以上专利所述钢种均没有针对中碳钢提高强度和塑性提供解决方案。针对市场需求的高强度、高塑性中碳钢盘条，开发一种同时具有高强度和高塑性的中碳钢盘条，既能满足客户对于产品强度的要求，又能够保证塑性指标不降低，减少客户零件塑性不足失效的风险，具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种具有高强度和高塑性的中碳钢盘条；同时本专利技术还提供了一种具有高强度和高塑性的中碳钢盘条的生产方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种具有高强度和高塑性的中碳钢盘条，所述中碳钢盘条化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.40-0.50%，Si：0.15-0.40%，Mn：0.70-1.20%，P≤0.015%，S≤0.010%，还含有Al≤0.05%、Ti≤0.05%、B≤0.005%、Cr≤0.40%中的一种或几种，其余为Fe和不可避免的杂质。本专利技术所述中碳钢盘条规格为Φ5.5-20mm。本专利技术所述中碳钢盘条显微组织由块状铁素体+细片状珠光体组成，无网状铁素体，铁素体晶粒度7-9级，魏氏组织级别≤1级。本专利技术所述中碳钢盘条：抗拉强度≥700MPa，面缩率≥55%，伸长率≥28%。本专利技术还提供了一种具有高强度和高塑性的中碳钢盘条的生产方法，所述生产方法包括冶炼、钢坯加热、线材轧制和线材冷却工序；所述钢坯加热工序，包括连铸坯加热和热轧坯加热，加热炉温度为1170-1190℃；所述线材轧制工序，精轧温度840-860℃；所述线材冷却工序，采取控制冷却工艺，辊道速度为0.40-0.70m/s。本专利技术所述钢坯加热工序，连铸坯在加热炉内的总加热时间为200-300min，炉内氧含量≤3%。本专利技术所述钢坯加热工序，热轧坯在加热炉内的总加热时间为100-130min，炉内氧含量≤3%。本专利技术所述线材轧制工序，吐丝温度790-810℃。本专利技术所述线材冷却工序，采取控制冷却工艺，斯太尔摩辊道上保温罩全部打开，控制吐丝后盘条相变前段冷却速率为2~5℃/s。本专利技术所述冶炼工序，出钢钢水化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.40-0.50%，Si：0.15-0.40%，Mn：0.70-1.20%，P≤0.015%，S≤0.010%，还含有Al≤0.05%、Ti≤0.05%、B≤0.005%、Cr≤0.40%中的一种或几种，其余为Fe和不可避免的杂质；冶炼后钢水连铸成钢坯。本专利技术所述冶炼工序，包括铁水脱硫处理、顶底复吹转炉冶炼、LF+RH双精炼。本专利技术所述热轧坯是由断面尺寸280*325连铸大方坯经开坯后得到的，开坯后尺寸为160mm*160mm。本专利技术中碳钢盘条化学成分组成及作用：碳：主要以碳化物（Fe3C）形式存在于钢中，是决定钢的强度的主要元素之一。碳含量在0.40%以下时，要获得700MPa以上高的抗拉强度变得困难，因此，将碳含量的下限设定为0.40%。当钢中含C量升高时，硬度、强度均提高，而塑性、韧性和冲击韧性降低。为了保证钢的塑性指标，将碳含量的上限设定为0.50%。硅：可通过固溶强化而有效提高钢线材的强度，也是脱氧元素，但硅使钢的延伸率、收缩率和冲击韧性降低。因此，综合考虑硅对强度和塑性的影响，将其含量设定为0.15-0.40%。锰：可溶于铁素体（α-Fe）中，又可溶于渗碳体中形成碳化物，增加钢的强度，同时可与钢中的S结合形成MnS、防止热脆。另外，锰也会增加钢的淬透性，细化钢的组织。但当钢中锰含量过高时，易形成偏析，恶化钢的加工性能和塑性，因此将锰含量限定为0.70-1.20%。磷：磷在钢中形成间隙式固溶体，有固溶强化作用，提高钢的强度，降低钢的塑性和韧性，同时，磷在钢中易发生晶界偏析，恶化钢的塑性。磷在钢中属于残余元素，无法避免，因此限定P≤0.015%。硫：属于残余元素，在钢中主要以MnS非金属夹杂物形式存在，降低Mn的强化作用，对钢的冷加工性能也不利，应尽量降低其含量。因此结合当前工装水平，限定S≤0.010%。铝：铝是脱氧元素，可降低钢的氧含量，同时铝与氮结合形成AlN，具有细化晶粒作用，细化晶粒可同时提高盘条抗拉强度和塑性指标，但是，若Al含量过多，则Al2O3夹杂物数量增加，使冷加工性能恶化和综合性能降低。因此将Al含量限定为≤0.05%。钛：一方面钛可以和钢中的氮结合，降低自由氮的含量，降低钢的加工硬化率；另一方面，钛在钢中会形成细小的碳化物或碳氮化物，起到弥散析出强化和细晶强化的效果，会使钢的抗拉强度升高，同时碳化物或碳氮化物还具有减小珠光体块尺寸的效果，改善钢的塑性和冷加工性能。但当钛含量过高时，则容易在钢线材中形成粗大的碳化物或碳氮化物，使钢的塑性和冷加工性能降低。因此限定钛含量≤0.05%。铬：铬是细化珠光体片层组织的有效合金元素，能显著提高盘条的抗拉强度；但铬含量高时会促进中心偏析和心部马氏体、贝氏体等淬火态组织的形成，造成脆断的风险加大，降低钢的塑性。因此限定Cr≤0.40%。硼：硼一方面和氮结合形成BN降低了钢中固溶的氮，可以降低线材的强度和加工硬化率，利于塑性和拉拔性能的改善。另一方面，若硼含量过高，则容易在钢线材中形成硼相，恶化塑性和冷加工性。因此，限定硼的添加量≤0.005%。本专利技术一种具有高强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有高强度和高塑性的中碳钢盘条，其特征在于，所述中碳钢盘条化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.40‑0.50%，Si：0.15‑0.40%，Mn：0.70‑1.20%，P≤0.015%，S≤0.010%，还含有Al≤0.05%、Ti≤0.05%、B≤0.005%、Cr≤0.40%中的任意一种或几种，其余为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种具有高强度和高塑性的中碳钢盘条，其特征在于，所述中碳钢盘条化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.40-0.50%，Si：0.15-0.40%，Mn：0.70-1.20%，P≤0.015%，S≤0.010%，还含有Al≤0.05%、Ti≤0.05%、B≤0.005%、Cr≤0.40%中的任意一种或几种，其余为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种具有高强度和高塑性的中碳钢盘条，其特征在于，所述中碳钢盘条规格为Φ5.5-20mm。3.根据权利要求1所述的一种具有高强度和高塑性的中碳钢盘条，其特征在于，所述中碳钢盘条显微组织由块状铁素体+细片状珠光体组成，无网状铁素体，铁素体晶粒度7-9级，魏氏组织级别≤1级。4.根据权利要求1所述的一种具有高强度和高塑性的中碳钢盘条，其特征在于，所述中碳钢盘条：抗拉强度≥700MPa，面缩率≥55%，伸长率≥28%。5.基于权利要求1-4任意一项所述的一种具有高强度和高塑性的中碳钢盘条的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括冶炼、钢坯加热、线材轧制和线材冷却工序；所述钢坯加热工序，包括连铸坯加热和热轧坯加热，加热炉温度为1170-1190℃；所述线材轧制工序，精轧温度840-860℃；所述线材冷却工序，采取控制冷却工艺，辊道速度为0.40-...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮士朋，田新中，董庆，王利军，王宁涛，张鹏，王冬晨，郭晓培，李世琳，
申请(专利权)人：邢台钢铁有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北,13