一种冷镦钢及其制备方法技术

本发明专利技术涉及冶金技术领域，具体公开一种冷镦钢及其制备方法。所述冷镦钢的化学成分以重量百分比计包括：C：0.18‑0.30％；Mn：0.70‑0.95％；Ti：0.01‑0.05％；Al：0.15‑0.40％；B：0.0010‑0.0035％；Si：0.03‑0.10％；P≤0.020％；S≤0.007％；余量为Fe和不可避免杂质。本发明专利技术提供的冷镦刚，晶粒度为8～10级，抗拉强度可达540‑575MPa，收缩率Z≥50％，具有优异的冷镦性能。

A cold heading steel and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种冷镦钢及其制备方法
本专利技术涉及冶金
，尤其涉及一种冷镦钢及其制备方法。
技术介绍
冷镦钢属于紧固件用钢，广泛用于制造螺栓、螺母、螺钉、铆钉等各类标准件，其主要是利用金属的塑性，采用冷镦加工成型。由于冷镦钢在加工过程中形变量大且变形速度快，且大多数都是以一次成型的状态存在，所以，对钢材的加工性能和机械性能均有严格要求。然而，随着技术的快速发展，紧固件行业对冷镦钢的强度、韧性和塑性提出了更高的要求，特别是对冷镦用钢的力学性能强度下限值提高接近20N/mm2，断面收缩率提高近12％，进一步地增加了冷镦钢的生产难度。因此，需要改进冷镦钢的生产工艺，提高冷镦钢的冷镦性能，满足紧固件行业需求。
技术实现思路
针对现有冷镦钢存在的上述技术问题，本专利技术提供一种冷镦钢及其制备方法。为达到上述专利技术目的，本专利技术实施例采用了如下的技术方案：一种冷镦钢，所述冷镦钢的化学成分以重量百分比计包括：C：0.18-0.30％；Mn：0.70-0.95％；Ti：0.01-0.05％；Al：0.15-0.40％；B：0.0010-0.0035％；Si：0.03-0.10％；P≤0.020％；S≤0.007％；余量为Fe和不可避免杂质。C：碳是钢的主要强化元素之一，碳含量过低，冷镦钢在热处理后的强度和硬度低，同时，冷镦钢中碳含量的高低对其韧性也有很大影响，碳含量过高会导致冷镦钢在加工过程中出现镦头开裂，因此，将C含量控制为0.18-0.30％。Ti：钛是化学上极为活泼的金属元素之一，与氧、氮、碳都有极强的亲和力。钢中的钛和碳形成十分稳定的碳化钛，在一般热处理的奥氏体化温度范围内，碳化钛极难溶解，使奥氏体晶粒细化，奥氏体分解转变时，新相晶核形成的机会增多，加速奥氏体的转变，有利于提高钢的力学性能。因此，控制Ti含量为0.01-0.05％。Mn：锰是固溶强化元素，含量过低，给钢的连铸生产带来质量隐患，但含量过多，又会会降低钢材的塑性和韧性，故控制Mn含量为0.70-0.95％。Si：硅在炼钢过程中不仅是主要的还原剂和脱氧剂，此外，钢中含有一定量的硅，能显著提升钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度，但含量过高，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能，控制Si：0.03-0.10％。Al：铝是钢中常用的脱氧剂，钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。因此，结合其他化学成分含量，综合考虑，将Al含量控制在0.15-0.40％。B：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。P、S：硫、磷元素为钢中有害元素，其会对钢造成热脆和冷脆现象，影响钢材的内部质量。相对于现有技术，本专利技术提供的冷镦钢，通过化学成分成分设计，得到了具有良好冷镦性能的冷镦钢。其中，Si、Al共同作用起到良好的脱氧效果，降低钢中非铁氧化物的含量，改善钢材的塑性和韧性，并通过添加少量的Ti进一步地提高钢材的韧性及稳定性。同时，通过Si、Mn复合固溶形成复合强化，提高钢的强度和韧性；而Al与Ti协同作用达到细化晶粒的效果，控制钢材的晶粒度为8～10级，提高钢材的塑形和韧性，能够获得较大的延伸率和断面收缩率，使钢材具有较高的变形抗力，有效避免裂纹的产生。此外，添加微量B元素，与Mn共同作用提高钢的淬透性。本专利技术提供的冷镦钢致密度高，力学性能稳定，具有优异的冷镦性能，抗拉强度(Rm)可达540-575MPa，收缩率Z≥50％，完全满足冷镦用钢的使用要求。进一步地，所述冷镦钢的化学成分以重量百分比计包括：C：0.25-0.30％；Mn：0.75-0.85％；Ti：0.01-0.02％；Al：0.15-0.40％；B：0.0010-0.0035％；Si：0.03-0.10％；P≤0.020％；S≤0.007％；余量为Fe和不可避免杂质。通过进一步地调控冷镦钢的化学成分，保证冷镦钢的表面质量和心部质量，改善其冷镦性能。本专利技术还提供了上述冷镦钢的制备方法，包括依次进行的初炼工序、精炼工序和连铸工序，所述初炼工序，全程化渣，出钢温度为1585-1600℃；所述精炼工序，进行造白渣处理，加入钛铁合金，软吹；所述连铸工序，中间包钢水过热度为30-50℃，拉坯速度为1.6-1.9m/min。本专利技术提供的冷镦钢的制备方法，在化学成分设计的基础上，通过初炼化渣及出钢温度的控制，降低了P含量；精炼中通过造白渣处理，并加入钛铁与Al协同作用，脱氧的同时，进行一步地降低P、S含量，并控制钢的晶粒度；再通过连铸拉速及过热度的控制，保证了钢坯良好的表面及内部质量，使钢材具有优异的冷镦性能，满足标准的要求。进一步地，所述初炼工序中，控制终点钢液中C：0.06-0.14％，P≤0.012％。进一步地，所述初炼工序中，出钢前进行后搅，后搅时间为90-120s，实现低温脱磷。进一步地，所述初炼工序中，出钢过程加入石灰180-200kg/炉，精炼渣450-500kg/炉，为了改变炉渣的碱度，有利于脱P、脱S的顺利进行。进一步地，所述初炼工序中，加入脱氧剂1.0-3.0kg/t，保证钢水脱氧效果，提高合金收得率，去除夹杂，提高钢水质量，避免造成连铸坯出现皮下气泡和表面气孔等质量缺陷，改善冷镦钢的表面质量。进一步地，所述精炼工序中，控制钢液中Als：0.04-0.06％，保证脱氧效果。进一步地，所述精炼工序中，保持白渣12-15min，软吹时间为15-20min，保证钢液的脱氧脱磷效果。进一步地，所述连铸工序中，中间包钢水浇入结晶器内，采用浸入式水口保护，所述浸入式水口插入结晶器钢液面以下70-100mm，避免钢水飞溅而被氧化或引入杂质，具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1一种冷镦钢，所述冷镦钢的化学成分以重量百分比计包括：C：0.27％；Mn：0.80％；Ti：0.01％；Al：0.20％；B：0.0020％；Si：0.08％；P：0.020％；S：0.007％；余量为Fe和不可避免杂质。上述冷镦刚的制备方法包括依次进行的初炼工序、精炼工序和连铸工序，具体步骤如下：S1：初炼工序中，全程化渣，初渣形成时间2min，利用低温脱磷，脱氧剂加入量1.0kg/t，出钢前进行后搅，后搅时间90s，控制终点成分：P：0.012％，C：0.06％，出钢温度1585℃，出钢过程加入精炼石灰180kg/炉、低硅精炼渣450kg/炉进行渣洗；S2：精炼工序中，造白渣，控制Als：0.04％，加入钛铁合金，钛铁吸收率参考值40％，保持白渣12min，软吹氩过程调整气量保持液面微微蠕动严禁裸露钢液面，软吹时间15min；S3：连铸工序本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷镦钢，其特征在于：所述冷镦钢的化学成分以重量百分比计包括：C：0.18-0.30％；Mn：0.70-0.95％；Ti：0.01-0.05％；Al：0.15-0.40％；B：0.0010-0.0035％；Si：0.03-0.10％；P≤0.020％；S≤0.007％；余量为Fe和不可避免杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种冷镦钢，其特征在于：所述冷镦钢的化学成分以重量百分比计包括：C：0.18-0.30％；Mn：0.70-0.95％；Ti：0.01-0.05％；Al：0.15-0.40％；B：0.0010-0.0035％；Si：0.03-0.10％；P≤0.020％；S≤0.007％；余量为Fe和不可避免杂质。


2.权利要求1所述的冷镦钢，其特征在于：所述冷镦钢的化学成分以重量百分比计包括：C：0.25-0.30％；Mn：0.75-0.85％；Ti：0.01-0.02％；Al：0.15-0.40％；B：0.0010-0.0035％；Si：0.03-0.10％；P≤0.020％；S≤0.007％；余量为Fe和不可避免杂质。


3.权利要求1或2所述的冷镦钢的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括依次进行的初炼工序、精炼工序和连铸工序，
所述初炼工序，全程化渣，出钢温度为1585-1600℃；
所述精炼工序，进行造白渣处理，加入钛铁合金，软吹；
所述连铸工序，中间包钢水过热度为30-50℃，拉坯速度为1.6-1.9m/min。


4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张剑，耿立唐，王卓，周海波，李亚彦，王春凯，
申请(专利权)人：河钢股份有限公司承德分公司，
类型：发明
国别省市：河北;13