[发明专利]一种免退火10.9级紧固件用冷镦钢盘条及其制造方法

说明书

本发明属于冷镦钢技术领域，具体涉及一种免退火10.9级紧固件用冷镦钢盘条及其制造方法。免退火10.9级紧固件用冷镦钢盘条的主要化学成分范围为C：0.25～0.29％，Si：≤0.10％，Mn：0.95～1.15％，Cr：0.40～0.50％，Al：0.020～0.050％，P、S≤0.025％，Ni、Cu≤0.20％。制造方法包括转炉冶炼工序、LF精炼工序、RH真空精炼工序、方坯连铸工序、盘条轧制工序。通过优化C、Mn、Cr等元素成分设计，结合控轧控冷方案，使热轧盘条获得了较高的冷镦性能，C含量≥0.25％，不添加B，满足了国外用户不退火生产特殊10.9级高强度紧固件的需求。

技术领域

本发明属于冷镦钢技术领域，涉及一种免退火10.9级紧固件用冷镦钢盘条，还涉及一种免退火10.9级紧固件用冷镦钢盘条的制造方法。

背景技术

冷镦钢又称冷镦成型用钢，冷镦是在室温下采用一次或多次冲击加载使其成型，用于生产螺钉，销钉，螺母等紧固件，广泛用于汽车、造船、设备制造、电子、家电、自行车、工具、轻钢结构、建筑等行业。冷镦工艺可节省原料，降成本，而且通过冷作硬化提高工件的抗拉强度，改善性能，冷镦用钢必须其有良好的冷顶锻性能，对钢材的表面质量要求严格，经常采用优质碳钢，若钢的含碳钢大于0.25％，应进行球化退火热处理，以改善钢的冷镦性能。目前我国国内应用较为广泛的冷镦钢盘条的钢种根据强度级别可分类为低碳优质碳素结构钢、中碳优质碳素结构钢、低碳合金结构钢和中碳合金钢四类。冷镦钢行业通常将C含量0.25％的冷镦钢成为低碳冷镦钢，将C含量0.25～0.48％的冷镦钢成为中碳冷镦钢。

高强度冷镦钢通常是指用于生产8.8级以上的螺栓类产品或8级以上的螺母类产品，而随着紧固件行业自身及下游汽车、高铁、航空、风电、工程机械等行业的发展，高强度紧固件逐渐成为行业成为主流。不同强度级别的紧固件需要选用不同的冷镦钢钢种，并采用不同的加工工艺。通常6.8级以下的紧固件多采用非热处理型中碳和低碳冷镦钢制造，成品紧固件无需淬火回火处理；而10.9级高强度紧固件用钢通常使用中碳合金钢或中碳硼钢，经淬火+回火热热处理使机械性能达到要求。

目前，国内多数钢厂提供中碳Cr-Mo冷镦钢(代表性牌号包括ML35CrMo、SCM435、SCM440、35CrMo、42CrMo等)、中碳Cr冷镦钢(代表性牌号包括ML40Cr、40Cr等)、中碳B冷镦钢(代表性牌号包括10B33、10B30等)和低碳B冷镦钢四个系列，以满足下游用户10.9紧固件的生产需求。

在冷镦钢领域，C是影响热轧盘条冷镦成型能力的最主要元素，含碳量越高，钢的强度越高，而塑性越低。实践证明，含碳量每提高0.1％，其屈服强度σs约提高27.4Mpa；抗拉强度σb提高58.8～78.4Mpa。由此可见，钢中含碳量对于热轧盘条的冷镦成型性能的影响是很大的。在生产实际中，对于冷镦和冷挤变形程度高达65％～80％的冷镦钢，当其含碳量大于0.25％时，要求盘条在冷镦成型前必须要进行球化退火。

在现有技术中，低碳含量的冷镦钢，虽然能生产10.9级各类紧固件，但由于含碳量过低，难以满足对碳含量有特殊要求的出口冷镦钢的要求。而采用铌、钒复合微合金化的冷镦钢，其虽然可以达到10.9级要求，但在其钢成分中，还需加入Nb、V价格昂贵的合金，将会因为价格过高用户不接受。存在关于含碳量大于0.25％的中碳冷镦钢，免球化退火的方案，但其热轧态的塑性不足，目前仅能用于生产10.9级外六角螺栓、六角螺母等紧固件，无法满足法兰类紧固件的生产，并且在下游用户生产过程中的冷镦开裂率会升高。且往往还需要加入B元素，例如CN110453150A-一种Cr-B系低碳高强度冷镦钢盘条及其制造方法中需要加入硼元素，因为B可以显著提高钢的淬透性。另外，对成分有特殊要求的出口冷镦钢会要求不能添加B元素，一旦不允许加B，就会提高产品难度，这又使现有的很多技术无法满足生产10.9级紧固件的要求。且为了满足其它国家的气候要求，如北美地区冬季温度较低，则还要求紧固件能满足优异的抗低温冲击效果。