專利名稱：：一種1600MPa級(jí)機(jī)械結(jié)構(gòu)用熱軋線材及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及鋼鐵材料類，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及熱軋鋼材，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種1600MPa級(jí)機(jī)械結(jié)構(gòu)用熱軋線材及其制造方法。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)，隨著橋梁、汽車和機(jī)械制造等工業(yè)的高速發(fā)展，以及節(jié)約資源和環(huán)境友好的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)高強(qiáng)度線材和條鋼的需求日益增加。提高線材和條鋼強(qiáng)度的主要技術(shù)是合金化和提高碳含量。合金化技術(shù)是目前提高鋼的強(qiáng)度普遍采用的方法，通過(guò)合金元素Ni、Cr、Mo、Si和Mn以及微合金元素Nb、V、Ti等元素的合金化強(qiáng)化作用從而提高鋼的強(qiáng)度和韌性，代表鋼種主要為彈簧鋼、螺栓鋼等，彈簧鋼如60Si2CrVA、50CrV4、55SiCr6和54SiCrV6，這類鋼的強(qiáng)度一般可以達(dá)到1500MPa，并且具有較好的韌性，但合金化強(qiáng)化的缺點(diǎn)是大量合金化元素的添加會(huì)造成材料成本提高，同時(shí)使冶金工藝變得復(fù)雜。提高碳含量也可以提高鋼簾線的強(qiáng)度，代表鋼種主要有82MnQL、87MnQL以及82鋼簾線等，鋼中的碳含量均X).Owt%，其強(qiáng)度可以達(dá)到1200MPa左右，冷拔后組織為片層珠光體，這類鋼在使用過(guò)程中往往表現(xiàn)出韌性不夠，另外其強(qiáng)度的提高也受到限制。由于多數(shù)普通高強(qiáng)度鋼的韌性不夠，這將會(huì)縮短其使用壽命，從而使之成為此類鋼推廣應(yīng)用的制約因素。提高高強(qiáng)度鋼的韌性。一方面可以從冶煉入手，提高鋼的潔凈度和組織均勻度，對(duì)難以除去的夾雜物進(jìn)行改性或無(wú)害化處理是實(shí)現(xiàn)該類鋼高韌化的前提和基礎(chǔ)。另一方面可以通過(guò)控制軋制、控制冷卻(即TMCP)技術(shù)，使材料顯微組織超細(xì)化，從而實(shí)現(xiàn)高韌化、高強(qiáng)度的目的。顯微組織超細(xì)化是一種既提高強(qiáng)度又提高靭性的強(qiáng)化方式。由于珠光體和鐵素體組織細(xì)化可以獲得較高的韌性，但是其強(qiáng)度提高不大，而在一般情況下，馬氏體鋼具有較高的強(qiáng)度，但馬氏體板條的組織細(xì)化比較困難，工藝也比較復(fù)雜，因此，通過(guò)細(xì)化馬氏體組織是提高馬氏體鋼韌性的一個(gè)難點(diǎn)。經(jīng)檢索，日本專利申請(qǐng)JP2003105485公開(kāi)了一種彈簧鋼，其化學(xué)成分為0.40.9wt%C，0.53wt%Si，0.l2wt%Mn，另外在有一定含量的V、Cr、Ni、Ti、B3和W元素，還含有《0.02wt%P，《0.02wt%S，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)，該彈簧鋼的拉伸強(qiáng)度為18002400Mpa，但其顯微組織為片層狀馬氏體和鐵素體混合組織。并且其碳含量較高，屬于中高碳彈簧鋼，為了獲得高強(qiáng)度，該鋼軋后采用20200°C/s淬火快速冷卻，隨后進(jìn)行200。C以下低溫回火處理。該發(fā)明添加合金元素較多，成本較高；快速冷卻和低溫回火處理，該鋼塑性較差；另外，淬、回火處理使生產(chǎn)工藝復(fù)雜，并且對(duì)于大生產(chǎn)不容易實(shí)現(xiàn)?？紤]到機(jī)械用鋼不僅應(yīng)具有高強(qiáng)度、良好的韌性及塑性等性能，且易于生產(chǎn)，成本低廉等因素，本發(fā)明者在中低碳鋼中添加了Mn、Si和低含尊Mo，結(jié)合顯微組織超細(xì)化機(jī)理，并通過(guò)對(duì)軋制工藝的控制，設(shè)計(jì)出了一種1600MPa級(jí)機(jī)械結(jié)構(gòu)用熱軋線材，從而完成了本發(fā)明。本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種1600MPa級(jí)機(jī)械結(jié)構(gòu)用熱軋線材。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供所述熱軋線材的制造方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一個(gè)方面提供一種1600MPa級(jí)機(jī)械結(jié)構(gòu)用熱軋線材，所述機(jī)械結(jié)構(gòu)用熱軋線材的化學(xué)成分包含C:0.20~0.30wt%、Si:1.5~3.0wt%、Mn:2.0~4.0wt%、Mo:0.20~0.30wt%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；所述機(jī)械結(jié)構(gòu)用熱軋線材的顯微組織由針狀馬氏體和貝氏體組成，其中貝氏體體積百分含量為5~10%。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中在所述不可避免的雜質(zhì)中，S《0.020%，P《0.025%，0、N、H總量〈50mg/kg。下面，對(duì)本發(fā)明1600MPa級(jí)機(jī)械結(jié)構(gòu)用熱軋線材的化學(xué)成分作用作詳細(xì)敘述。C:為了保證鋼具有相當(dāng)高的強(qiáng)度和良好的韌性，對(duì)鋼中的含碳量要有一定的限制，因?yàn)殇摰膹?qiáng)韌性主要取決于其含碳量及組織結(jié)構(gòu)，而過(guò)高含量的碳將降低鋼的韌性，因此本發(fā)明線材的含碳量控制在0.200.30wty。之間。Si:Si在鋼中的作用主要是固溶強(qiáng)化，較高含量的Si能夠提高鋼的淬透性，一般鋼中加Si有利于提高鋼的強(qiáng)度和韌性，此外，Si可以增加降低氫擴(kuò)散速度的奧氏體數(shù)量，并使鋼可以在更高的溫度下回火。因此，Si含量最好控制在1.53.0wt^之間。Mn:Mn在鋼中的作用是固溶強(qiáng)化和提高鋼的淬透性，但是Mn的偏析傾向較高，因此Mn含量不易過(guò)高，一般將其含量控制在2.04.Owt9()之間。Mo:可改善鋼的耐蝕性，并可起到析出強(qiáng)化的作用，但由于Mo價(jià)格比較昂貴，本發(fā)明線材中只加入了少量Mo，加入量為0.20.3wt%。本發(fā)明的第二個(gè)方面提供一種1600MPa級(jí)機(jī)械結(jié)構(gòu)用熱軋線材的制造方法，該方法包括冶煉、澆鑄、加熱、粗軋、精軋工序，其中在所述粗軋工序中，粗軋開(kāi)始溫度范圍11501180°C，軋成(])22士0.5mm的棒材。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中所述加熱工序中的加熱溫度為12001250°C，保溫時(shí)間為110130分鐘。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中所述精軋工序中，精軋溫度范圍為9801020°C，軋成(()9±0.3ram的線材，軋后空冷。本發(fā)明的有益效果為1、本發(fā)明鋼種采用Mn-Si-Mo系成分，合金種類常見(jiàn)且用量少，生產(chǎn)成本較低。2、通過(guò)成分設(shè)計(jì)和軋制工藝的配合，以針狀馬氏體為主要組織，同時(shí)含有貝氏體為特征的熱軋線材，保證了線材具有較高的強(qiáng)度和良好的韌性，其屈服強(qiáng)度》1300MPa、抗拉強(qiáng)度》1600MPa、屈強(qiáng)比)O.70，延伸率》10.0%，斷面收縮率》50%。3、由于成分和工藝設(shè)計(jì)合理，從實(shí)施效果來(lái)看，工藝流程簡(jiǎn)化，工藝制度比較寬松，可以在普通生產(chǎn)線上穩(wěn)定生產(chǎn)。4、本發(fā)明熱軋線材是一種應(yīng)用廣泛的結(jié)構(gòu)用鋼，可以作為各種機(jī)械彈簧、各種螺栓等機(jī)械零部件，還可以作為高強(qiáng)盤條、鋼絲用鋼。如果通過(guò)后續(xù)加工，可以加工成機(jī)械用高強(qiáng)零部件，如高強(qiáng)度蝸桿，傳動(dòng)軸以及高強(qiáng)度絲桿等機(jī)械高強(qiáng)度零部件。圖1為本發(fā)明實(shí)施例2的金相顯微組織照片(1000X)。具體實(shí)施例方式以下用實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。這些實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施方式的描述，并不對(duì)本發(fā)明的范圍有任何限制。實(shí)施例1按表1所示的化學(xué)成分在真空電磁感應(yīng)爐中冶煉鋼水，并澆鑄成連鑄坯或鋼錠。將連鑄坯或鋼錠加熱至120(TC，保溫115分鐘，進(jìn)行粗軋，粗軋開(kāi)始溫度為115CTC,軋成022士O.5mm的棒材。然后進(jìn)行精軋，精軋溫度為980°C，在連軋機(jī)上軋成妙土O.3mm的線材，軋后空冷。實(shí)施例2實(shí)施方式同實(shí)施例1。其中加熱溫度為1220°C，保溫120分鐘；粗軋溫度為1165°C;精軋溫度為100(TC，軋后空冷。實(shí)施例3實(shí)施方式同實(shí)施例l。其中加熱溫度為125(TC，保溫125分鐘；粗軋溫度為1170°C;精軋溫度為101(TC，軋后空冷。實(shí)施例4實(shí)施方式同實(shí)施例l。其中加熱溫度為1235°C，保溫130分鐘；粗軋溫度為1180°C;精軋溫度為1018'C，軋后空冷。實(shí)施例5實(shí)施方式同實(shí)施例l。其中加熱溫度為1215°C，保溫118分鐘；粗軋溫度為1157°C;精軋溫度為99(TC，軋后空冷。'實(shí)施例6實(shí)施方式同實(shí)施例l。其中加熱溫度為1205°C，保溫110分鐘；粗軋溫度為1175。C;精軋溫度為1020。C軋后空冷。比較例1按表1所示的化學(xué)成分在真空電磁感應(yīng)爐中冶煉鋼水，并澆鑄成連鑄坯或鋼錠，將連鑄坯或鋼錠加熱至135(TC，保溫110分鐘組織均勻化處理，再進(jìn)行粗軋，粗軋開(kāi)始溫度為1150。C，軋成(()22土0.5mm的棒材，然后進(jìn)行精軋，精軋溫度為980。C，在連軋機(jī)上軋成(l)9mm士0.3的線材。6<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>試驗(yàn)例按標(biāo)準(zhǔn)GBA728-2002對(duì)本發(fā)明實(shí)施例l-6及比較例1中的1600MPa級(jí)機(jī)械結(jié)構(gòu)用熱軋線材進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1、一種1600MPa級(jí)機(jī)械結(jié)構(gòu)用熱軋線材，其特征在于，所述機(jī)械結(jié)構(gòu)用熱軋線材的化學(xué)成分包含C0.20～0.30wt％、Si1.5～3.0wt％、Mn2.0～4.0wt％、Mo0.20～0.30wt％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；所述機(jī)械結(jié)構(gòu)用熱軋線材的顯微組織由針狀馬氏體和貝氏體組成，其中貝氏體體積百分含量為5～10％。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的1600MPa級(jí)機(jī)械結(jié)構(gòu)用熱軋線材，其特征在于，在所述不可避免的雜質(zhì)中，S《0.020%,P《0.025%,0、N、H總量〈50mg/kg。3、權(quán)利要求1所述的1600MPa級(jí)機(jī)械結(jié)構(gòu)用熱軋線材的制造方法，包括冶煉、澆鑄、加熱、粗軋、精軋工序，其特征在于，在所述粗軋工序中，粗軋開(kāi)始溫度范圍1150U8(TC，軋成(j)22士0.5mm的棒材。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其特征在于，在所述加熱工序中，加熱溫度為12001250°C，保溫時(shí)間為110130分鐘。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其特征在于，在所述精軋工序中，精軋溫度范圍為9801020°C,軋成4>9±0.3mm的線材，軋后空冷。全文摘要本發(fā)明提供了一種1600MPa級(jí)機(jī)械結(jié)構(gòu)用熱軋線材及其制造方法。所述機(jī)械結(jié)構(gòu)用熱軋線材的化學(xué)成分包含C0.20～0.30wt％、Si1.5～3.0wt％、Mn2.0～4.0wt％、Mo0.20～0.30wt％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明采用Mn-Si-Mo系成分，通過(guò)冶煉、粗軋、精軋等生產(chǎn)工序，獲得了以針狀馬氏體為主要組織，同時(shí)含有5％～10％的貝氏體為特征的熱軋線材。該熱軋線材具有較高的強(qiáng)度和優(yōu)異的韌塑性，其屈服強(qiáng)度≥1300MPa、抗拉強(qiáng)度≥1600MPa、屈強(qiáng)比≥0.70，延伸率≥10.0％，斷面收縮率≥50％。文檔編號(hào)B21B37/74GK101586207SQ20081003791公開(kāi)日2009年11月25日申請(qǐng)日期2008年5月23日優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日發(fā)明者劉俊亮,王軍藝,高加強(qiáng)申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司