一種含硼非調質雙相冷鐓鋼的高線軋制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于軋鋼技術領域，特別是提供了一種含硼非調質雙相冷鐓鋼的高線軋制 方法，適用于高速線材廠生產8. 8級含硼非調質雙相冷鐓鋼的熱軋盤條。
【背景技術】
[0002] 目前，中國成為了緊固件生產大國，但還不是緊固件生產強國，這主要因為我國緊 固件生產工藝、產品結構、技術含量與當今世界先進水平存在較大差距，突出表現為8. 8級 及以上高強度緊固件在冷鐓加工及熱處理性能合格率等問題上存在較大的差距。國內規 模最大的汽車緊固件公司東風、一汽對乘用車用非調質高強緊固件用鋼只能以進口材料為 主。因此國內緊固件行業迫切希望鋼廠根據汽車、機械制造等行業高安全性、輕量化、節能 化、低成本的進一步發展趨勢，開發具有高的強度、穩定的質量、較低的成本、較小的能耗、 較高的安全性的新一代節能型非調質高強緊固件用鋼。
[0003] 國內傳統高強（8.8級及以上）螺栓，均采用中碳鋼、低碳合金鋼或中碳合金鋼進 行調質（淬火+回火）處理。而采用冷作強化非調質冷鐓鋼來制造高強度螺栓產品可省 去鋼材冷拔前的退火處理和螺栓成形后的調質處理，僅取消調質處理一項，噸鋼節約成本 800-1000元，在很大程度上簡化了生產工序，縮短了生產周期，降低了能源消耗，同時還避 免了因熱處理而造成的表面氧化、脫碳及工件變形等問題，因而具有顯著的經濟效益和社 會效益，冷作強化非調質冷鐓鋼是生產高強度緊固件的新工藝路線，但非調質冷鐓鋼包含 多個方向，比如超細鐵素體+球化珠光體非調質鋼和鐵素體+馬氏體非調質雙相鋼等方向， 熱軋雙相鋼成為高強鋼發展的方向之一。
[0004] 目前，關于高強度緊固件用非調質鋼的研宄較多，專利200910144282. 1中提出了 10. 9級含鉻非調質冷鐓鋼及其熱軋盤條的軋制方法，通過添加合金Cr元素的成分優化設 計與750~830°C的低溫軋制的方法，獲得細化的粒狀貝氏體組織。其技術思路是通過低溫 軋制獲得超細晶粒貝氏體組織，從而獲得良好的冷加工性和韌性。專利200910144284. 0中 提出了 10. 9級含鈮非調質冷鐓鋼及其熱軋盤條的軋制方法，提出通過添加合金Nb元素的 成分優化設計與750~830°C的低溫軋制的方法，獲得細化的粒狀貝氏體組織。其技術思路 是通過低溫軋制和Nb的析出細化晶粒獲得超細晶貝氏體組織，從而獲得良好的冷加工性 和韌性。上述兩專利提出的非調質冷鐓鋼的成本昂貴，強度波動大。專利中201010223245. 2 提出了緊固件用非調質貝氏體冷鐓鋼及其制造方法，采用C-Mn鋼基礎上，通過添加微量元 素B，獲得貝氏體型非調質冷鐓鋼。以上專利均為貝氏體型非調質冷鐓鋼，而本專利發明 是鐵素體+馬氏體雙相冷鐓鋼，與本專利合金成分體系和技術思路存在本質的差別。專利 201010127852. 9中提出了高強度緊固件用非調質冷鐓鋼及其制造方法，采用在C-Mn成分 基礎上添加Cr元素，通過斯太爾摩線控制獲得鐵素體+珠光體的常規組織，而非本專利獲 得鐵素體+馬氏體雙相組織。專利201010127837. 4中提出了高強度緊固件用含硼冷鐓鋼 及其制備工藝，通過添加微量B來提高冷鐓鋼的淬透性，降低成本的技術思路，但該專利制 備高強度緊固件采用調質處理，與非調質冷鐓鋼有本質區別。專利200710036254. 9中提出 了高強度緊固件用非調質雙相冷鐓鋼及其制造方法，該專利在C-Mn元素的基礎上，通過添 加V、Nb或V-Nb復合的強化方式，通過斯太爾摩風冷線控制鐵素體+馬氏體雙相組織。但 該鋼種添加V、Nb和Nb-V復合價格昂貴的兀素，存在成本尚的問題。而本專利米用在C-Mn 元素基礎上，添加微量價格便宜的合金元素B，通過斯太爾摩風冷線控制獲得鐵素體+馬氏 體雙相組織。
[0005] 本發明提供了一種8. 8級低成本含硼非調質雙相冷鐓鋼的熱軋工藝方法，在深入 分析含B雙相冷鐓鋼基礎特性的基礎上，對熱軋盤條控軋控冷過程各工藝環節提出具體量 化控制，提出適合于目前高線廠生產含B非調質雙相冷鐓鋼盤條生產工藝方法。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于提供一種含硼非調質雙相冷鐓鋼的高線軋制方法，解決了傳統 高強冷鐓鋼采用調質處理成本高、能源消耗高以及工件變形等問題。
[0007] 本發明的工藝步驟包括合金元素含量控制，乳制道次形變量，風冷線冷卻過程控 制，控制的技術參數如下：
[0008] 1合金元素含量控制要求，B含量控制在6~8ppm，控制A1/N彡12. 8， Al ? N 彡 1. 35X10-4 ;
[0009] 通過添加微量B元素代替或降低合金元素含量，主要是推遲鐵素體、珠光體組織 轉變，形成中低溫度組織。嚴格控制B含量在5~lOppm，且B須是偏聚于奧氏體晶界的固 溶態B，并存在一個理想的范圍3-5ppm。但B具有很高的化學活性，和N具有很強的結合能 力而形成BN，以及通過占據碳化物中的碳而形成硼相等，減少B在鋼中的固溶，從而影響推 遲組織轉變的作用。鋼中B元素與固N元素Ti、Al、V形成競爭關系。根據N含量控制水 平，形成Ti、A1和V對N的競爭，而使B元素固溶。由于Ti元素與N在高溫形成，性能TiN 尺寸難以控制，晶粒粗細不均，且對深加工打制螺栓時模具損耗大；本專利采用Al元素固 N，為了保持B處于固溶狀態，A1/N彡15, Al，N彡1.35 X KT4才能起到代替合金元素或降 低合金元素的作用，為形成80 % F+20 % M提供保證條件。
[0010] 2斯太爾摩線上，采用F+y兩相區控冷技術，臨界快冷溫度760°C，第一區間臨界 冷速3. 5~5°C /s，第二區間臨界冷速14~16°C /s。
[0011] 熱軋雙相冷鐓鋼的技術思路及難點是在第一冷卻區間控制軟相鐵素體轉變量，； 在第二冷卻區間控制硬相MA島轉變量，完全避免發生珠光體相變，獲得80 %鐵素體+20% 馬氏體最佳雙相組織比率。
[0012] 本發明通過合金元素含量控制，乳制道次形變量，風冷線冷卻過程控制，獲得8. 8 級組織性能優良的F+M雙相冷鐓鋼。獲得了鐵素體+M島雙相組織的控制，滿足8. 8級螺 栓性能的熱軋原材料。
【附圖說明】
[0013] 圖1為雙相冷鐓鋼斯太爾摩風冷線時間與溫度、冷速關系圖。
[0014] 圖2為雙相冷鐓鋼熱軋盤條拉伸應力與位移關系曲線圖。
[0015] 圖3為熱軋雙相冷鐓鋼?6. 5mm規格盤條微觀組織，獲得82 %鐵素體+18% MA島 組織。
[0016] 圖4為高線軋制雙相冷鐓鋼? 6. 5mm規格熱軋盤條MA島組織照片，獲得18% MA 含量。
【具體實施方式】
[0017] 實施例1
[0018] 本發明在首鋼迀鋼線材160mm2生產?6. 5mm盤條中得到應用，獲得了性能優異的 雙相冷鐓鋼。
[0019] 1合金元素含量控制要求，B含量控制在6ppm，提高Al元素含量，減少N元素含量， 控制 A1/N = 13. 6, Al ? N = 2. 4X KT4;
[0020] 2.斯太爾摩線上，采用F+y兩相區控冷技術，臨界快冷溫度760°C，第一臨界冷速 3. 5°C /s，第二臨界冷速 16°C /s。
[0021] 表1為e 6. 5mm雙相冷鐓鋼熱軋盤條的力學性能和拉拔后鋼絲性能。
[0022]
[0024] 實施例2
[0025] 本發明在首鋼長鋼線材150mm2生產?6. 5mm盤條中得到應用，獲得了性能優異的 雙相冷鐓鋼。
[0026] 1合金元素含量控制要求，B含量控制在7ppm，提高Al元素含量，減少N元素含量， 控制 A1/N = 14. 2, Al ? N = 2. 8X KT4;
[0027] 2.斯太爾摩線上，采用F+Y兩相區控冷技術，臨界快冷溫度760°C，第一臨界冷速 3. 8°C /s，第二臨界冷速15. 2°C /s。表2為0 6. 5mm雙相冷鐓鋼熱軋盤條的力學性能。
[0028]
【主權項】
1. 一種含硼非調質雙相冷鐓鋼的軋制方法，包括合金元素含量控制，乳制道次形變量， 風冷線冷卻過程控制；其特征在于控制的技術參數如下： ⑴合金元素含量控制要求，B含量控制在6~8ppm，控制A1/N彡12. 8，Al ? N彡1. 35 X KT4; ⑵斯太爾摩冷卻線上，采用F+Y兩相區控冷技術，臨界快冷溫度760°C，第一區間臨 界冷速3. 5~5°C /s，第二區間臨界冷速14~16°C /s。
【專利摘要】一種含硼非調質雙相冷鐓鋼的高線軋制方法，屬于軋鋼技術領域。工藝步驟包括合金元素含量控制，軋制道次形變量，風冷線冷卻過程控制，控制的技術參數為：合金元素含量控制要求，B含量控制在6～8ppm，控制Al/N≥12.8，Al·N≥1.35×10-4；斯太爾摩線上，采用F+γ兩相區控冷技術，臨界快冷溫度760℃，第一區間臨界冷速3.5～5℃/s，第二區間臨界冷速14～16℃/s。在第二冷卻區間控制硬相MA島轉變量，完全避免發生珠光體相變，獲得80％鐵素體+20％馬氏體最佳雙相組織比率。滿足8.8級螺栓性能的熱軋原材料。
【IPC分類】B21B1/16, C22C38/06
【公開號】CN104984995
【申請號】CN201510401847
【發明人】羅志俊, 王麗萍, 孫齊松, 李舒笳, 王猛, 王曉晨, 馬躍
【申請人】首鋼總公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月9日