一种大变形冷加工用渗碳钢盘条及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种大变形冷加工用渗碳钢盘条及其制造方法，盘条的金相组织为球状珠光体，球化率≥95％，晶粒度为7～9级。盘条经80％以上的变形量的冷加工后在930℃～950℃温度区间渗碳1

【技术实现步骤摘要】
一种大变形冷加工用渗碳钢盘条及其制造方法


[0001]本专利技术涉及渗碳盘条钢及其制造方法。

技术介绍

[0002]多工位冷镦机具有更高的金属收得率、更高的生产效率和更低的生产成本，其在汽车零部件行业已普遍使用，由于材料在冷镦成形过程中变形量大、变形速度快，要求材料具有优良的塑性、变形能力和金相组织。
[0003]目前，国内渗碳钢主要选择20Cr、20CrMnTi、16MnCr5等合金结构钢，合金含量高，相对于碳素钢，塑性及冷成形抗力大，并不能适用于大变形的冷加工。碳素渗碳钢由于淬透性低，导致心部强度很难提高。需要开发一种钢材，既能具有碳素钢的大变形冷加工的性能，同时渗碳性能优良，淬透性良好的钢种。
[0004]冷成形过程中由于局部变形量大、整体变形不均匀，在后续高温渗碳热处理时容易出现粗晶，影响了渗碳效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种大变形冷加工用渗碳钢盘条及其制造方法。
[0006]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：
[0007]大变形冷加工用渗碳钢盘条采用的化学成分wt％为C：0.08～0.12％，Si：≤0.10％，Mn：0.50～0.70％，P：≤0.025％，S：≤0.010％，Cr:0.25～0.35％，Ni:0.10～0.20％，Mo：0.01～0.10％，Al：0.025～0.060％，N：0.0050～0.0150％，Nb：0.01～0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0008]本专利技术渗碳钢的化学成分设计依据入如下：
[0009]1)C含量的确定
[0010]C是钢中最基本的强化元素，但C过高会对钢的韧性及塑性带来不利影响。本专利技术C含量的范围确定为0.08～0.12％，本专利技术涉及钢材属于低碳钢范畴。
[0011]2)Si含量的确定
[0012]Si使钢中的过热敏感性、裂纹和脱碳倾向增大，显著增加冷加工的硬化程度，使得材料塑性和韧性急剧下降，且在渗碳钢中，Si减少渗碳层厚度和碳的浓度。本专利技术Si含量的范围确定为≤0.10％。
[0013]3)Mn含量的确定
[0014]Mn作为炼钢过程的脱氧元素，能提高钢的淬透性，Mn还能固定钢中的硫的形态并形成对钢的性能危害较小的MnS和(Fe，Mn)S，减少或抑制FeS的生产，防止热脆化的效果，因此钢中含有少量锰(Mn含量在0.50
‑
0.70％)，能提高钢的纯净度和性能。但钢中Mn含量过高，会产生较明显的回火脆性现象，其次Mn是容易偏析元素，特别是线材的中心偏析，对拉拔加工性有不利影响，而且Mn有促进晶粒长大的作用，因此会使得钢的过热敏感性和裂纹
倾向性增强，且尺寸稳定性降低，对客户使用产生不利影响。为了获得优良的显微组织、力学性能及冷加工性能，本专利技术Mn含量的范围确定为0.50
‑
0.70％。
[0015]4)Cr含量的确定
[0016]Cr是碳化物形成元素，能够提高钢的淬透性、耐磨性和耐腐蚀性能。钢中的Cr，一部分置换铁形成合金渗碳体，提高钢材的回火稳定性；一部分溶入铁素体中，产生固溶强化，提高铁素体的强度和硬度。此外，Cr还能减小钢的过热倾向和表面脱碳速度。但Cr含量过高，与钢中的碳结合，容易形成大块碳化物，这种难溶碳化物使钢的韧性降低，而且Cr含量过高，钢材的硬度过大，不利于客户加工使用。目前国内外的碳素钢，Cr都作为钢中的残余元素，一般要求≤0.2％，不会特意添加。但本专利技术考虑到钢中添加Cr元素能提高钢材的强度、硬度、耐腐蚀性和耐磨性等性能。但添加的Cr元素过高，会导致钢材硬度过大，不利于冷加工。综上考虑，本专利技术将Cr含量的范围确定为0.25
‑
035％。
[0017]5)Al含量的确定
[0018]Al作为钢中脱氧元素加入，除为了降低钢水中的溶解氧之外，Al与N形成弥散细小的氮化铝可以细化晶粒，提高钢晶粒粗化的温度。但Al含量高，钢水熔炼过程中易形成Al2O3等脆性夹杂，降低钢水纯净度，且Al含量高时，钢的奥氏体晶粒度反而更容易长大粗化。本专利技术Al含量的范围确定为0.025
‑
0.060％。
[0019]6)Ni含量的确定
[0020]Ni是非碳化物形成元素，Ni以固溶形式存在于钢中。与Cr配合使用时，可显著提高钢的淬透性。本专利技术Ni含量的范围确定为0.10
‑
0.20％。
[0021]7)Mo含量的确定
[0022]Mo存在于钢的固溶体和碳化物中，有固溶强化作用，能改善钢的淬透性和回火稳定性，还能细化晶粒，改善碳化物不均匀性，从而提高钢的强度和韧性。本专利技术Mo含量的范围确定为0.01
‑
0.10％。
[0023]8)Nb含量的确定
[0024]Nb是典型的微合金化元素，与C、N具有很强的亲和力，能够形成稳定的碳化物和碳氮化物。本专利技术采用了较高的渗碳温度，适量的Nb可以阻止晶粒在加热保温过程中过分长大，但Nb含量高时影响坯料表面质量。本专利技术Nb含量的范围确定为0.01～0.05％。
[0025]9)P、S含量的确定
[0026]P在钢中严重引起凝固时的偏析，P溶于铁素体使晶粒扭曲、粗大，且增加冷脆性。本专利技术P含量的范围确定为≤0.025％。S使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，本专利技术S含量的范围确定为≤0.010％。
[0027]10)N含量的确定
[0028]N与Al、Nb具有很强的亲和力，能够形成稳定的碳化物和碳氮化物，细化晶粒，提高钢晶粒粗化的温度，但N过高将导致钢塑性和韧性下降。本专利技术N含量的范围确定为0.0050
‑
0.0150％。
[0029]大变形冷加工用渗碳钢盘条的制造方法，包括
[0030]步骤一、冶炼和浇铸：按照盘条的化学成分冶炼钢水，并浇铸得到钢坯。
[0031]步骤二、开坯：钢坯经轧制获得中间坯，中间坯表面处理。
[0032]步骤三、线材轧制：中间坯在加热炉内加热，高温段温度控制在1010℃～1100℃，
高温段保温时间不小于45min，炉内残氧量≤4.0％，使合金元素充分固溶，均匀分布；保温完成后，出炉对中间坯除鳞去除表面氧化层，然后轧制，粗轧阶段：开轧温度为900～1000℃，总压缩比≥65％；中轧前进行二次除鳞；精轧阶段：精轧温度在900～960℃，总压缩比≥95％；入减定径机的温度为930～960℃，最后两道次的压缩比≥30％；减定径后盘条吐丝，吐丝温度为880℃～950℃，吐丝后盘条线圈采用缓冷方式冷却，盘条线圈的辊道速度设置为0.10m/s～0.35m/s，初始保温罩打开2～4个，盘条在此阶段的冷却速率确保≥1.5℃/s，控制盘条入保温罩的温度为780～850℃，其余保温罩关闭，控制盘条在保温罩内停留时间在11min以上，盘条在保温罩内的冷却速率确保≤1℃/s。
[0033]步骤四、深加工：将盘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大变形冷加工用渗碳钢盘条的制造方法，其特征在于：盘条采用的化学成分wt％为C：0.08～0.12％，Si：≤0.10％，Mn：0.50～0.70％，P：≤0.025％，S：≤0.010％，Cr:0.25～0.35％，Ni:0.10～0.20％，Mo：0.01～0.10％，Al：0.025～0.060％，N：0.0050～0.0150％，Nb：0.01～0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：包括步骤一、冶炼和浇铸：按照盘条的化学成分冶炼钢水，并浇铸得到钢坯；步骤二、开坯：钢坯经轧制获得中间坯，中间坯表面处理；步骤三、线材轧制：中间坯在加热炉内加热，高温段温度控制在1010℃～1100℃，高温段保温时间不小于45min，炉内残氧量≤4.0％，使合金元素充分固溶，均匀分布；保温完成后，出炉对中间坯除鳞去除表面氧化层，然后轧制，粗轧阶段：开轧温度为900～1000℃，总压缩比≥65％；中轧前进行二次除鳞；精轧阶段：精轧温度在900～960℃，总压缩比≥95％；入减定径机的温度为930～960℃，最后两道次的压缩比≥30％；减定径后盘条吐丝，吐丝温度为880℃～950℃，吐丝后盘条线圈采用缓冷方式冷却，盘条线圈的辊道速度设置为0.10m/s～0.35m/s，初始保温罩打开2～4个，盘条在此阶段的冷却速率确保≥1.5℃/s，控制盘条入保温罩的温度为780～850℃，其余保温罩关闭，控制盘条在保温罩内停留时间在11min以上，盘条在保温罩内的冷却速率确保≤1℃/s；步骤四、深加工：将盘条进行酸洗后石灰...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑晓伟，林再勇，孔祥伟，王海华，陆长河，张剑锋，时洋，
申请(专利权)人：江阴兴澄特种钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：