CN102912251B - 一种高强度微应力钢材及生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度微应力钢材及生产工艺，本发明所提供的高强度微应力钢材，具有极低的微应力和高机械性能，该钢材的表面残余应力低至3.0-5.5MPa，其浅内层残余应力＜3.0MPa，其抗拉强度达1120-1200N/mm2；其生产工艺中，退火工艺在920℃的特定温度下，只需要退火4个小时即可，将退火效率提高一倍，也极大地节约了能源燃料；通过多次拉拔并配以2次调质处理，极大地提高了强度、细化组了织、消除了应力，在强度和应力方面都有了质的改变；其自然时效处理速度也得到了极大的提高，对于产业化生产整体上都是一个质的飞越，生产效率得到了极大的提高，能源消耗也减少了相当大的比例，有效地降低了企业的生产成本，提高了产品质量，增加了企业效益。
Description
技术领域
本发明属于钢材生产技术领域，尤其涉及一种高强度微应力钢材及生产工艺。
背景技术
在传统的钢材生产加工中，所生产出的钢材组织中晶粒粗大且不均匀，表面和内部都存在有比较大的残余应力，不具备较高的强度和硬度等机械性能，通常在冷拔坯料上做不对称及不均匀的切削时极容易引起变形，造成机械加工过程繁琐、效率低下，并且，对于一些应力要求极低、精度要求高的材料加工有较大的难度，造成生产成本极高，甚至无法生产。1997年1月15日公开的发明专利96104675.9中提出了微应力高强度冷拔钢材及其制造方法，由于其退火、调质及自然处理周期长，造成能源严重浪费，生产效率低下。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以有效节约能源且生产效率高的高强度微应力钢材及生产工艺。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种高强度微应力钢材，它包含如下质量百分比的化学成分：
C：0.25-0.35、Si：0.20-0.45、Mn：1.20-1.45、Ni：0.48-0.60、V：0.10-0.17、Nb：0.03-0.04、Ti：0.015-0.025、Cr:0.15-0.30、Mo：0.22-0.27、W：0.17-0.21、 P：≤0.010、S：≤0.003，其它为Fe和残留元素。
一种生产上述高强度微应力钢材的生产工艺，它包括如下步骤：
a.退火，在920℃下保持4小时，对拔制的线材作退火处理；
b.依次对退火材料作酸洗、中和、水洗处理，并拉拔，去除材料表面的斑点；
c.调质处理，在850℃下油冷或水冷淬火，550℃回火保持2小时；
d.二道退火，在920℃下保持4小时，再次作酸洗、中和、水洗处理；
e.再次拉拔，留精拔余量，精拔余量为成活表面尺寸精度公差的5倍；
f.二次调质处理，在850℃下油冷或水冷淬火，550℃回火保持3小时；
g.放置18-24天进行自然时效处理；
h.精拔，用三个同心的冷拔模连续工作，达到完成的尺寸要求。
本发明所提供的高强度微应力钢材，具有极低的微应力和高机械性能，该钢材的表面残余应力低至3.0-5.5MPa，其浅内层残余应力＜3.0MPa，其抗拉强度达1120-1200N/mm2；其生产工艺中，退火工艺在920℃的特定温度下，只需要退火4个小时即可，将退火效率提高一倍，也极大地节约了能源燃料；通过多次拉拔并配以2次调质处理，极大地提高了强度、细化组了织、消除了应力，在强度和应力方面都有了质的改变；其自然时效处理速度也得到了极大的提高，对于产业化生产整体上都是一个质的飞越，生产效率得到了极大的提高，能源消耗也减少了相当大的比例，有效地降低了企业的生产成本，提高了产品质量，增加了企业效益。
具体实施方式
一种高强度微应力钢材，它包含如下质量百分比的化学成分：
C：0.25-0.35、Si：0.20-0.45、Mn：1.20-1.45、Ni：0.48-0.60、V：0.10-0.17、Nb：0.03-0.04、Ti：0.015-0.025、Cr:0.15-0.30、Mo：0.22-0.27、W：0.17-0.21、 P：≤0.010、S：≤0.003，其它为Fe和残留元素。
实施例一
一种高强度微应力钢材，它包含如下质量百分比的化学成分：
C：0.25、Si：0.20、Mn：1.20、Ni：0.48、V：0.10、Nb：0.03、Ti：0.015、Cr:0.15、Mo：0.22、W：0.17、 P：≤0.010、S：≤0.003，其它为Fe和残留元素。
其生产工艺包括如下步骤：
a.退火，在920℃下保持4小时，对拔制的线材作退火处理；
b.依次对退火材料作酸洗、中和、水洗处理，并拉拔，去除材料表面的斑点；
c.调质处理，在850℃下油冷或水冷淬火，550℃回火保持2小时；
d.二道退火，在920℃下保持4小时，再次作酸洗、中和、水洗处理；
e.再次拉拔，留精拔余量，精拔余量为成活表面尺寸精度公差的5倍；
f.二次调质处理，在850℃下油冷或水冷淬火，550℃回火保持3小时；
g.放置18天进行自然时效处理；
h.精拔，用三个同心的冷拔模连续工作，达到完成的尺寸要求。
所得产品性能测试结果为：
| 表面残余应力（MPa） | 内层残余应力（MPa） | 抗拉强度（N/mm2） |
| 3.8 | 1.5 | 1149 |
实施例二
一种高强度微应力钢材，它包含如下质量百分比的化学成分：
C：0.28、Si：0.30、Mn：1.30、Ni：0.48、V：0.17、Nb：0.03、Ti：0.020、Cr:0.30、Mo：0.25、W：0.19、 P：≤0.008、S：≤0.002，其它为Fe和残留元素。其工艺步骤同实施例一。
所得产品性能测试结果为：
| 表面残余应力（MPa） | 内层残余应力（MPa） | 抗拉强度（N/mm2） |
| 5.5 | 2.9 | 1120 |
实施例三
一种高强度微应力钢材，它包含如下质量百分比的化学成分：
C：0.31、Si：0.40、Mn：1.39、Ni：0.56、V：0.15、Nb：0.035、Ti：0.022、Cr:0.25、Mo：0.26、W：0.20、 P：≤0.010、S：≤0.003，其它为Fe和残留元素。其工艺步骤同实施例一。
所得产品性能测试结果为：
| 表面残余应力（MPa） | 内层残余应力（MPa） | 抗拉强度（N/mm2） |
| 3.0 | 0.1 | 1200 |
实施例四
一种高强度微应力钢材，它包含如下质量百分比的化学成分：
C：0.35、Si：0.45、Mn：1.45、Ni：0.60、V：0.17、Nb：0.04、Ti：0.025、Cr:0.30、Mo：0.27、W：0.21、 P：≤0.010、S：≤0.003，其它为Fe和残留元素。其工艺步骤同实施例一。
所得产品性能测试结果为：
| 表面残余应力（MPa） | 内层残余应力（MPa） | 抗拉强度（N/mm2） |
| 5.0 | 2.0 | 1140 |
实施例五
一种高强度微应力钢材，其化学成分含量同实施例三，其生产工艺包括如下步骤：
a.退火，在860℃下保持8小时，对拔制的线材作退火处理；
b.依次对退火材料作酸洗、中和、水洗处理，并拉拔，去除材料表面的斑点；
c.调质处理，在850℃下油冷或水冷淬火，400℃回火保持5小时；
d.二道退火，在860℃下保持8小时，再次作酸洗、中和、水洗处理；
e.再次拉拔，留精拔余量，精拔余量为成活表面尺寸精度公差的5倍；
f.二次调质处理，在850℃下油冷或水冷淬火，400℃回火保持5小时；
g.放置24天进行自然时效处理；
h.精拔，用三个同心的冷拔模连续工作，达到完成的尺寸要求。
所得产品性能测试结果为：
| 表面残余应力（MPa） | 内层残余应力（MPa） | 抗拉强度（N/mm2） |
| 7.5 | 5.0 | 980 |
实施例六
一种高强度微应力钢材，其化学成分含量同实施例三，其生产工艺包括如下步骤：
a.退火，在950℃下保持4小时，对拔制的线材作退火处理；
b.依次对退火材料作酸洗、中和、水洗处理，并拉拔，去除材料表面的斑点；
c.调质处理，在850℃下油冷或水冷淬火，550℃回火保持2小时；
d.二道退火，在950℃下保持4小时，再次作酸洗、中和、水洗处理；
e.再次拉拔，留精拔余量，精拔余量为成活表面尺寸精度公差的5倍；
f.二次调质处理，在850℃下油冷或水冷淬火，550℃回火保持3小时；
g.放置24天进行自然时效处理；
h.精拔，用三个同心的冷拔模连续工作，达到完成的尺寸要求。
所得产品性能测试结果为：
| 表面残余应力（MPa） | 内层残余应力（MPa） | 抗拉强度（N/mm2） |
| 9.8 | 6.6 | 790 |
实施例七 采用一次调质处理工艺
一种高强度微应力钢材，其化学成分含量同实施例三，其生产工艺包括如下步骤：
a.退火，在920℃下保持4小时，对拔制的线材作退火处理；
b.依次对退火材料作酸洗、中和、水洗处理，并拉拔，去除材料表面的斑点；
c.二道退火，在920℃下保持4小时，再次作酸洗、中和、水洗处理；
d.再次拉拔，留精拔余量，精拔余量为成活表面尺寸精度公差的5倍；
e.调质处理，在850℃下油冷或水冷淬火，550℃回火保持3小时；
f.放置24天进行自然时效处理；
g.精拔，用三个同心的冷拔模连续工作，达到完成的尺寸要求。
所得产品性能测试结果为：
| 表面残余应力（MPa） | 内层残余应力（MPa） | 抗拉强度（N/mm2） |
| 12 | 7.0 | 950 |
各实施例所得产品性能汇总表：
| 实施例 | 表面残余应力（MPa） | 内层残余应力（MPa） | 抗拉强度（N/mm2） |
| 一 | 3.8 | 1.5 | 1149 |
| 二 | 5.5 | 2.9 | 1120 |
| 三 | 3.0 | 0.1 | 1200 |
| 四 | 5.0 | 2.0 | 1140 |
| 五 | 7.5 | 5.0 | 980 |
| 六 | 9.8 | 6.6 | 790 |
| 七 | 12 | 7.0 | 950 |
由各实施例所得产品性能汇总表可以看出，从实施例一、二、三、四的数据可以得知，本发明所提供的高强度微应力钢材，具有极低的微应力和高机械性能，该钢材的表面残余应力低至3.0-5.5MPa，其内层残余应力＜3.0MPa，其抗拉强度达1120-1200N/mm2；根据实施例三、五、六的数据可知，其生产工艺中，退火工艺在920℃的特定温度下，退火4个小时生产的产品性能更高；根据实施例三和实施例七的数据结果，可以得出通过多次拉拔并配以2次调质处理，极大地提高了强度、细化组了织、消除了应力，在强度和应力方面都有了质的改变，性能更佳。
本发明所提供的高强度微应力钢材，具有极低的微应力和高机械性能，该钢材的表面残余应力低至3.0-5.5MPa，其浅内层残余应力＜3.0MPa，其抗拉强度达1120-1200N/mm2；其生产工艺中，退火工艺在920℃的特定温度下，只需要退火4个小时即可，将退火效率提高一倍，也极大地节约了能源燃料；通过多次拉拔并配以2次调质处理，极大地提高了强度、细化组了织、消除了应力，在强度和应力方面都有了质的改变；其自然时效处理速度也得到了极大的提高，对于产业化生产整体上都是一个质的飞越，生产效率得到了极大的提高，能源消耗也减少了相当大的比例，有效地降低了企业的生产成本，提高了产品质量，增加了企业效益。
Claims (2)
1.一种高强度微应力钢材的生产工艺，其特征在于：
该钢材的化学成分质量百分比为：C：0.25-0.35、Si：0.20-0.45、Mn：1.20-1.45、Ni：0.48-0.60、V：0.10-0.17、Nb：0.03-0.04、Ti：0.015-0.025、Cr:0.15-0.30、Mo：0.22-0.27、W：0.17-0.21、 P：≤0.010、S：≤0.003，其它为Fe和残留元素；
其工艺方法包括如下步骤：
a.退火，在920℃下保持4小时，对拔制的线材作退火处理；
b.依次对退火材料作酸洗、中和、水洗处理，并拉拔，去除材料表面的斑点；
c.调质处理，在850℃下油冷或水冷淬火，550℃回火保持2小时；
d.二道退火，在920℃下保持4小时，再次作酸洗、中和、水洗处理；
e.再次拉拔，留精拔余量，精拔余量为成活表面尺寸精度公差的5倍；
f.二次调质处理，在850℃下油冷或水冷淬火，550℃回火保持3小时；
g.放置18-24天进行自然时效处理；
h.精拔，用三个同心的冷拔模连续工作，达到完成的尺寸要求。
2.如权利要求1所述的高强度微应力钢材的生产工艺，其特征在于：其化学成分质量百分比如下时性能更佳：C：0.31、Si：0.40、Mn：1.39、Ni：0.56、V：0.15、Nb：0.035、Ti：0.022、Cr:0.25、Mo：0.26、W：0.20、 P：≤0.010、S：≤0.003，其它为Fe和残留元素。
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