[发明专利]一种贝氏体非调质紧固件用钢性能的调控方法

说明书

技术领域:

本发明属于钢的控轧控冷技术领域，具体涉及一种贝氏体非调质紧固件用钢性能的调控方法。

背景技术:

高强度紧固件一般分为8.8级，9.8级，10.9级和12.9级等几个级别，传统上一般采用调质钢生产制作，常用的牌号有ML35、ML45、35CrMo、40Cr、42CrMo等。采用非调质钢生产高强度紧固件，其制作工序简化为：热轧原材料→酸洗→磷化处理→线材拔制→冷镦→搓丝→时效处理。由于省去了高强度紧固件制作过程中的退火和调质处理工序，有效利用了钢的加工强化，实现了节能降耗，避免了热处理过程中的变形和脱碳等缺陷，因而受到重视。

目前，用于制作高强度紧固件的非调质钢种类有：双相钢(铁素体+马氏体)、铁素体/珠光体钢和贝氏体钢等。采用双相钢和铁素体/珠光体钢制作高强度紧固件可以达到8.8级或9.8级的强度级别，而贝氏体非调质钢则可以达到10.9级甚至更高的强度级别。采用非调质钢生产高强度紧固件时，金属往往要承受很大的变形量，所以一般要求非调质钢应具有良好的塑性和冷加工性能；而制成紧固件的力学性能与钢的冷加工特性以及加工变形量密切相关，所以要求非调质紧固件用钢的强度、硬度适中，能够满足高强度紧固件的力学性能要求。紧固件用非调质钢一般采用高线轧制设备生产。在高速线材轧机上生产双相非调质紧固件用钢时，通过控轧控冷可以控制铁素体和马氏体的转变及比例关系，从而获得合适的强度、硬度及良好的塑性。对于铁素体/珠光体非调质钢则是通过热机轧制工艺，控制奥氏体变形温度、变形程度和冷却速度，促进铁素体超量析出和珠光体的退化或球化，适当降低钢的强度和硬度，提高钢的塑性。

中国专利CN101619414和CN101935806A分别公开了一种10.9级高强度紧固件用非调质钢的制作方法，钢的组织为粒状贝氏体。两种钢均采用低碳高锰及微合金化的成分设计，基本合金成分为C、Si、Mn、B、Al、P、S、Ti等，前一种钢组分中含微量合金元素Nb，后一种钢含有Cr、V以及RE，并且0.10≤V(％)+Ti(％)≤0.20，钢的耐延迟断裂性能优良。上述专利公开了贝氏体紧固件用非调质钢的成分及制作方法，特别是专利CN101619414公开了钢的轧制生产工艺，但并未涉及钢的强度、硬度与塑性的调整控制方法。

发明内容:

本发明针对上述技术问题，提供一种贝氏体非调质紧固件用钢性能的调控方法，目的在于提高贝氏体非调质紧固件用钢的冷加工性能。

本发明所提供的一种贝氏体非调质紧固件用钢性能的调控方法具体内容如下：

所述贝氏体非调质紧固件用钢的组分及重量百分比为：C0.08～0.14％，Si≤0.35％，Mn1.80～2.30％，P≤0.025％，S≤0.015％，B0.0005～0.003％，Als0.010～0.050％，Ti0.01～0.08％，Nb0.02％～0.04％，余量为Fe以及微量夹杂元素；采用高线轧制设备制备所述贝氏体非调质紧固件用钢，高线轧制的粗、中和预精轧阶段采用常规轧制温度，所述轧制温度为950℃～1050℃，奥氏体在轧制过程中得到细化，精轧阶段采用低温轧制技术，将奥氏体变形温度控制在750℃～900℃，变形量≥40％，变形后控制冷却，控冷分单冷以及分段冷却两种，单冷速度为3℃/s～5℃/s，分段冷却贝氏体相变(B_s)前采用快冷，快冷速度≥5℃/s，然后以0.5℃/s～2℃/s缓冷。

本发明钢种成分特点是低碳高锰含硼及微合金化，属于空冷贝氏体钢，奥氏体在3℃/s～5℃/s连续冷却可获得均一的粒状贝氏体组织；控制P、S的含量，并适量添加微量合金元素Nb、Ti以提高钢的塑韧性能。调整参量为奥氏体变形温度和贝氏体相变前的冷却速度，通过参量的调整组合可实现贝氏体非调质紧固件用钢强度和硬度的在线调控，在不同强度、硬度条件下获得良好的塑性，提高钢的冷加工性能。

本发明提供的方法用于高线轧制的精轧阶段，具体调控方法和参量调整方向为：(1)调整精轧阶段奥氏体变形温度，随后以4℃/s的冷速冷却获得粒状贝氏体组织，从而调整钢的强度、硬度并获得良好的塑性，调整方向为降低奥氏体变形温度，钢的强度和硬度降低，反之则增加；(2)贝氏体相变前采用快冷，快冷速度≥5℃/s，然后以1℃/s缓冷，调整快冷速度并缓冷获得粒状贝氏体组织，从而调整钢的强度、硬度并获得良好的塑性，调整方向为增加快冷速度，钢的强度和硬度降低，反之则增加；(3)通过参量的组合调整实现钢的强度、硬度调整并获得良好的塑性。