一种合金冷镦钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种合金冷镦钢，其含有Fe及不可避免的杂质元素，还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：C：0.05

【技术实现步骤摘要】
一种合金冷镦钢及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种钢材及其制造方法，尤其涉及一种冷镦钢及其制造方法。

技术介绍

[0002]冷镦工艺是一种在室温下采用一次或多次冲击加载成形的工艺，其能够用于生产冷镦钢，并广泛用于生产螺栓、螺钉、销钉、螺母等标准件(紧固件)。
[0003]冷镦钢的材料一般选用为低、中碳优质碳素结构钢和优质合金结构钢，采用这些钢材进行冷镦成型，可以制造出各种机械标准件和紧固件，以用于汽车、造船、设备制造、电子、家电、自行车、工具、轻钢结构、建筑等行业。
[0004]由于冷镦钢具有十分良好的冷成型性能，因而近年来，在机械加工行业中，常常采用冷拔代替热轧材冷切削机加工。这是近年来兴起的较先进的机加工工艺，采用这种工艺制得的产品尺寸精度高，表面光洁度好且生产率高，其可以在节约大量工时的同时，降低10％～30％的金属消耗。
[0005]在现有技术中，07Mn2SiV属于冷镦钢成型用钢，按照合金结构钢标准公开的内容，07Mn2SiV的化学元素成份范围如下：C：0.05
‑
0.12％；Si：1.0
‑
1.5％；Mn：1.5
‑
2.0％；S≤0.035％；P≤0.035％；V：0.01
‑
0.04％；Al≥0.015％。该钢种力学性能如下：屈服强度(σ
s
)≥385MPa；抗拉强度(σ
b
)≥625MPa；延伸率δ5≥29％；断面收缩率ψ≥41％。该合金钢材具有十分良好的力学性能，其强度较高、塑性较好，通过加入V以使钢的晶粒细化，进而在提高强度的同时，改善塑性和韧性，具有较高的屈强比。
[0006]该钢材的设计理念为：通过适当提高Si、Mn等元素，实现固溶强化，通过添加少量V元素，在晶界析出VN(氮化钒)质点，以强化晶界、细化晶粒等，从而改善钢材的力学性能。
[0007]但需要注意的是，现有技术中的07Mn2SiV合金钢材需要通过调质处理才能应用，因此其生产成本偏高；另外，随着技术的发展，该钢种的力学性能并不能够完全满足目前实际应用和制造的要求。因而，亟需开发一种强度更高、塑韧性更好、成本更合理的非调质合金冷镦钢，以满足实际应用的需要。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的之一在于提供一种新的合金冷镦钢，该合金冷镦钢具有十分优异的力学性能，其屈服强度≥415MPa，抗拉强度≥655MPa，屈强比≥0.6，延伸率≥31％，断面收缩率≥43％。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种合金冷镦钢，其含有Fe及不可避免的杂质元素，其还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：
[0010]C：0.05
‑
0.12％、Si：1.0
‑
1.5％、Mn：1.5
‑
2.0％、V：0.01
‑
0.04％、Al：0.018
‑
0.05％、Sm：0.02
‑
0.05％、Ca：0.001
‑
0.005％、0＜N≤0.005％、0＜O≤0.001％、P≤0.025％、0＜S≤0.015％。
[0011]进一步地，在本专利技术所述的合金冷镦钢中，其各化学元素质量百分含量为：
[0012]C：0.05
‑
0.12％、Si：1.0
‑
1.5％、Mn：1.5
‑
2.0％、V：0.01
‑
0.04％、Al：0.018
‑
0.05％、Sm：0.02
‑
0.05％、Ca：0.001
‑
0.005％、0＜N≤0.005％、0＜O≤0.001％、P≤0.025％、0＜S≤0.015％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0013]在本专利技术所述的技术方案中，在本专利技术所述的合金冷镦钢主要采用微量合金元素添加设计，利用所添加的微量合金元素特点，可以进一步强化、韧化钢材，从而提高钢材的力学性能。
[0014]本专利技术所述的合金冷镦钢采用了全新的微合金添加设计，其在原来添加V元素的情况下，通过添加适量的Sm(钐)、Ca威合金元素，以控制钢中保持较低含量的O，并在维持较低生产成本的同时，提高钢材的力学性能，以使钢材的屈服强度≥415MPa，抗拉强度≥655MPa，屈强比≥0.6，延伸率≥31％，断面收缩率≥43％。
[0015]本专利技术所述的合金冷镦钢中，各化学元素的设计原理具体如下所述：
[0016]C：在本专利技术所述的合金冷镦钢中，C主要影响碳化物的析出量和析出温度范围，控制较低的C含量有利于改善钢材的力学性能。C具有一定的强化作用，但过高的C含量会降低材料的耐蚀性能，因而在冶炼过程中需要严格控制C元素在所要求的范围内，这样才有利于兼顾材料的力学性能和冲击韧性。
[0017]需要注意的是，钢中含碳量对于钢材的冷塑性变形性能的影响很大，钢中含碳量越高时，钢的强度也会越高，其塑性就会越低。基于此，考虑到钢中C元素含量对于钢材性能的影响，在本专利技术所述的合金冷镦钢中，将C元素的质量百分含量控制在0.05
‑
0.12％之间。
[0018]Si：在本专利技术所述的合金冷镦钢中，适当的增加钢中Si元素的含量，对钢材的综合力学性能，特别是弹性极限十分有利，同时还可以增加钢材的耐蚀性。然而，Si是钢在冶炼时脱氧剂的残余物，当钢中含硅量且含碳量较高时，会大大影响对钢材的塑性。由此，本技术方案需要严格控制钢中Si元素含量的上限。基于此，在本专利技术所述的合金冷镦钢中，将Si元素的质量百分含量控制在1.0
‑
1.5％之间。
[0019]Mn：在本专利技术所述的合金冷镦钢中，Mn是较弱的奥氏体化合金元素，Mn元素在钢的冶炼中可以与氧化铁作用(Mn+FeO
→
MnO+Fe)，实现脱氧，其主要是为了对钢材进行脱氧而加入的。此外，Mn元素还可以在钢中与硫化铁进行作用(Mn+FeS
→
MnS+Fe)，其能够减少硫对钢的有害作用，作用形成的硫化锰，可改善钢的切削性能。在本技术方案中，Mn可以使钢材的抗拉强度和屈服强度有所提高，塑性有所降低，其对于钢材的冷塑性变形是不利的，但是Mn对变形力的影响仅为C的1/4左右。基于此，考虑到Mn元素含量对于钢材性能的影响，在本专利技术所述的合金冷镦钢中，将Mn元素的质量百分含量控制在1.5
‑
2.0％之间。
[0020]V：在本专利技术所述的合金冷镦钢中，V元素与碳、氧、氮均具有极强的亲和力，可形成相应的稳定化合物；此外，V元素在钢中主要以碳化物形式存在，其主要作用在于细化钢的组织和晶粒；另外，钢中添加适量的V元素还可以增加淬火钢的回火稳定性，并产生二次硬化效应；除高速工具钢外，钢中的含V量一般均不大于0.5％。在本技术方案中，钒在本专利技术的普通低碳合金钢中能够有效细化晶粒，提高正火后的强度和屈服比及低温特性，改善钢的焊接性能。基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合金冷镦钢，其含有Fe及不可避免的杂质元素，其特征在于，其还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：C：0.05
‑
0.12％、Si：1.0
‑
1.5％、Mn：1.5
‑
2.0％、V：0.01
‑
0.04％、Al：0.018
‑
0.05％、Sm：0.02
‑
0.05％、Ca：0.001
‑
0.005％、0＜N≤0.005％、0＜O≤0.001％、P≤0.025％、0＜S≤0.015％。2.如权利要求1所述的合金冷镦钢，其特征在于，其各化学元素质量百分含量为：C：0.05
‑
0.12％、Si：1.0
‑
1.5％、Mn：1.5
‑
2.0％、V：0.01
‑
0.04％、Al：0.018
‑
0.05％、Sm：0.02
‑
0.05％、Ca：0.001
‑
0.005％、0＜N≤0.005％、0＜O≤0.001％、P≤0.025％、0＜S≤0.015％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。3.如权利要求1或2所述的合金冷镦钢，其特征在于，各化学元素的质量百分含量还满足：Sm/N＝4～20；Sm/O＝20～65。4.如权利要求1或2所述的合金冷镦钢，其特征在于，各化学元素的质量百分含量还满足：Ca/O＝1～8；Ca/S＝0.2～0.8。5.如权利要求1或2所述的合金冷镦钢，其特征在于，其还含有总质量百分含量≤1％的下述各项元素的至少其中之一：Ce、Hf、La、Re、Sc。6.如权利要求1或2所述的合金冷镦钢，其特征在于，其各化学元素满足下述各项的至少其中一项：V：0.01
‑
0.03％；Sm：0.025
‑
0.045％；Ca：0.001
‑
0.0025％。7.如权利要求1或2所述的合金冷镦钢，其特征在于，其微观组织为铁素体+珠光体。8.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑宏光，徐超，黄宗泽，杨宝权，李树贵，陈志平，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：