[发明专利]一种10.9级免退火冷镦钢及其轧制方法

说明书

本发明属于冶金技术领域，公开了一种10.9级免退火冷镦钢及其轧制方法。10.9级免退火冷镦钢，化学成分包括：C、Si、Mn、P、S、Cr、Alt、Ti、B、V、Nb、Ni、稀土元素，其余为Fe及不可避免的杂质。轧制经过了加热炉加热、经高压水除磷后粗中轧、精轧、吐丝、缓冷等步骤。本发明通过对合金成分及轧制工艺的合理化设计，降低了盘条的抗拉强度和硬度，提高了塑性和淬透性，用户可不退火直接拉拔，既免除了退火工序的时间和成本，又减少了因退火造成的环境污染，从而达到降本增效、节能环保的目的。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及到一种10.9级免退火冷镦钢及其轧制方法。

背景技术

目前10.9级螺栓、螺母等紧固件用户主要加工工艺为一球两抽或两球两抽，即酸洗磷皂化→拉拔→退火→拉拔→冷成型→热处理→表面处理，或者退火→酸洗磷皂化→拉拔→退火→拉拔→冷成型→热处理→表面处理。该钢种由于含C量较高，因此材料硬度较高，塑性变形能力差。紧固件厂商在冷镦加工之前需进行球化退火处理，以软化材料，降低材料的硬度，减少冷镦过程中可能造成的开裂，且制作较大规格10.9级螺栓时，容易出现的淬透性不足问题。为此，本发明通过以下手段对材料进行优化，使材料可以减少退火工序：

1)通过合理的化学成分设计来控制材料的强度、硬度、塑性、淬透性等性能指标：如适当降低Mn的含量，来降低材料的强度和硬度；组合加入一定配比的Nb、V、Ni、稀土元素等微合金元素，通过微合金化以及组合元素之间的共同作用，来细化组织中的铁素体和珠光体组织的晶粒度，为珠光体球化提供前提条件，提高材料的塑性；同时加入的稀土元素能起到精炼脱硫、中和低熔点有害杂质的作用，并可以降低钢的加工硬化性能；通过添加适量的Cr、B、Ti元素，从而提高材料的淬透性。

2)通过低温加热阻止钢坯原始奥氏体晶粒长大；通过超高的除鳞水压，充分除去钢坯表面的氧化铁皮，保证钢坯的表面质量良好；钢坯在粗、中轧阶段采用大变形量使奥氏体组织充分破碎，从而得到细小而弥散的奥氏体晶粒；从粗中轧、精轧到减定径轧制过程中，钢坯在较低温度及较大变形量下进行轧制，使钢在γ+a两相区快速变形，诱导奥氏体在剧烈变形过程中发生动态相变，析出细小而分布均匀铁素体，使组织中铁素体比例增加。通过调整保温罩开闭、辊道速度等手段，使材料的最终组织中铁素体比例提高，珠光体中碳化物偏球化，从而达到降低材料的硬度、提高材料塑性的目的。

下游用户减少了退火工序后，节省了时间成本，又降低了能耗成本，同时响应了国家的节能环保政策。随着社会经济的可续发展，能源、环保问题越来越得到国家的重视，而免退火冷镦钢产品则具有广阔的发展前景。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种10.9级免退火冷镦钢及其轧制方法，通过降低盘条的抗拉强度和硬度，提高塑性和淬透性，提高材料的最终组织中铁素体比例及珠光体中碳化物球化比例，使材料在经过酸洗磷皂化后可不退火直接拉拔或者由两次退火工艺减少为一次退火工艺。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

本发明的10.9级免退火冷镦钢，各化学成分以及百分含量为：C：0.42-0.44％，Si：0.10-0.30％，Mn：0.35-0.60％，P：≤0.030％，S：≤0.030％，Cr：0.30-0.40％，Alt：0.020-0.055％，Ti：0.020-0.050％，B：0.0015-0.0035％，V：0.005-0.010％，Nb：0.010-0.020％、Ni：0.005-0.010％，稀土元素：0.010-0.020％，其余为Fe及不可避免的杂质。