CN103350116A - 一种有利于Cr、Mo钢球化退火的轧制工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金技术领域,特别涉及一种有利于Cr、Mo钢球化退火的轧制工艺,按照以下步骤进行:将连铸后的钢坯进行开坯,轧制,吐丝,随后在辊道冷却线上一直保温到300~350℃左右集卷,得到Cr、Mo钢轧材。本发明通过开坯加热控制、轧钢温度控制以及轧后冷却控制,改善1/2R处偏析和中心偏析,细化晶粒,避免异常晶粒的生长。同时,控制大型块状铁素体及珠光体的生成,马氏体控制在35%以下,形成以贝氏体为主的组织,使其碳化物较均匀的分布在基体上。另外,使用该工艺生产出的产品,极大地缩减了球化退火的时间,简化退火工艺,并使球化渗碳体更加弥散、细小的分布。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域,特别涉及一种有利于Cr、Mo钢球化退火的轧制工艺。
背景技术
在钢中添加金属元素Cr能显著提高钢的强度、硬度和耐磨性,添加金属元素Mo能起到细化钢的晶粒,提高淬透性及热强性,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力的效果。因此,含有Cr、Mo元素的钢具有较好的淬透性、低温冲击韧性及较强的疲劳强度和抗冲击能力,一般采用其生产工模具、齿轮、轴承等高端钢材产品,如采用35CrMo、42CrMo等可生产12.9级汽车发动机用高强度螺栓。由于汽车运行过程中发动机缸盖及连杆螺栓受高频交变载荷的作用,因此对其内在性能要求十分苛刻,属于汽车安全件中档次最高的零件,是高端冷镦产品的典型代表。
由于球化退火的效果与质量对成品螺栓有着重大的影响,因此需要一种优异的前期组织状态,以便易于球化退火且提高球化退火效果。由于珠光体在球化退火中需要长时间保温,粗片状珠光体即使长时间的保温,珠光体也很难完全球化;对于细片状珠光体,球化退火后,仍会残留少量的短棒状或小片状渗碳体,即使使用超重载减定径生成的退化珠光体,渗碳体也很难细小弥散分布。而铁素体经球化退火后,在组织中的碳化物分布也往往极不均匀,尤其当存在大块状铁素体时,碳很难扩散进铁素体晶粒中来进行重新的集聚球化。而马氏体在高温回火时将使碳化物析出聚集长大形成球化碳化物,这种状态下,球化速率较快,且球化组织均匀。贝氏体也容易获得均匀细小的球状碳化物,特别是下贝氏体与粒状贝氏体。但是过高的马氏体导致硬度较高,导致降低了裂纹萌生的临界值,易于开裂,不便于打包及运输,所以要控制马氏体的过多生成。细化奥氏体晶粒有助于改善组织的均匀与细化程度,且对淬火后的马氏体影响巨大,因此奥氏体应当尽量细化与均匀化。
目前对于球化退火领域,研究较多的为轧后退火的控制技术,如CN201210248907.0号专利,公开了一种轴承的热处理方法;CN201110372225.6号专利,公开了一种轧机45Cr4NiMoV合金钢大型支承辊锻后热处理工艺;CN201210166325.8号专利,公开了关于中碳钢球化方法;CN201110437183.X号专利,公开了一种GCr15轴承钢球化退火工艺。另外,关于轧制工艺的控制技术,公布较多的为非调质钢的一些生产工艺,如CN201210179243.7号专利,公开了一种免球化退火优质高强冷镦钢的制造方法;CN201110311073.9号专利,公开了10.9级含硼免球化退火冷镦钢盘条及其制造方法;CN201110411594.1号专利,公开了一种免退火处理热轧S50C板带的生产方法。
由于本发明研究的内容为有利于球化退火的轧制工艺,与轧后热处理的控制工艺相比,控制手段、方法及研究对象都不一样;与非调质钢的轧制控制工艺相比,控制手段、方法及控制目标也不一样。综上所述,对于Cr、Mo钢材产品,有利于球化退火的轧制工艺的控制技术方面上未有公开的研究报道。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种有利于球化退火的轧制工艺的控制方法,本发明的一种有利于Cr、Mo钢球化退火的轧制工艺,按照以下步骤进行:
(1)将连铸后的钢坯进行开坯,开坯过程中加热温度为1100~1130℃,加热时间为5~7h;
(2)将开坯后的钢坯进行轧制,轧制过程中开轧温度为1050~1080℃,终轧温度为875~895℃,吐丝温度为800~815℃;
(3)钢坯轧制后以5~15℃/s的冷却速率快速冷却至550~600℃,随后在辊道冷却线上一直保温到300~350℃左右集卷,得到Cr、Mo钢轧材。
其中,对于轧钢过程的开坯处,其原理是通过改变开坯处的加热温度与加热时间实现了对1/2R处偏析及中心偏析的有效控制,开坯时将加热温度提高到1100~1130℃,并延长加热时间至5~7h,使形成枝晶偏析的元素(如:Mn等)、残余碳化物扩散均匀,达到奥氏体均匀化,实际对比如图1所示;
对于线材轧制处,其原理是通过控制开轧温度、终轧温度及吐丝温度,控制奥氏体晶粒尺寸及长大,避免异常晶粒的出现,为确保搭接处与非搭接处组织的均匀性,将辊道速度控制在0.35~0.45m/s;
步骤(3)中制得的Cr、Mo钢轧材碳化物较均匀的分布在基体上,球化退火时间缩短6~8h,有利于Cr、Mo钢球化退火。
本发明通过开坯加热控制、轧钢温度控制以及轧后冷却控制,改善1/2R处偏析和中心偏析,细化晶粒,避免异常晶粒的生长。同时,控制大型块状铁素体及珠光体的生成,马氏体控制在35%以下,形成以贝氏体为主的组织。另外,极大地缩减了球化退火的时间,简化退火工艺,并使球化渗碳体更加弥散、细小的分布,如在原工艺下,770~785℃保温,使用一共10~14小时的两次球化退火及两次拉拔工艺,其退火组织如图2(a)所示;而用本发明工艺制得的产品,780℃保温5小时,然后炉冷到580℃后空冷,退火组织如图2(b)所示。
附图说明
图1为本发明开坯样低倍照片:(a)为技术实施前,(b)为技术实施后;
图2为本发明球化退火组织对比图:(a)为技术实施前,(b)为技术实施后;
图3为本发明实施例1中轧制后奥氏体晶粒对比图:(a)为技术实施前,(b)为技术实施后;
图4为本发明实施例1中钢轧材金相组织对比图:(a)为技术实施前,(b)为技术实施后;
图5为本发明实施例2中轧制后奥氏体晶粒对比图:(a)为技术实施前,(b)为技术实施后;
图6为本发明实施例2中钢轧材金相组织对比图:(a)为技术实施前,(b)为技术实施后;
图7为本发明实施例3中轧制后奥氏体晶粒对比图:(a)为技术实施前,(b)为技术实施后;
图8为本发明实施例3中钢轧材金相组织对比图:(a)为技术实施前,(b)为技术实施后。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
本发明实施例中拍摄金相照片的金相显微镜为Axio Imager.M2m(德国蔡司公司)正置全自动材料显微镜(北京普瑞赛司仪器有限公司代理)。
实施例1
某钢厂采用325mm×280mm大方坯连铸-开坯-线材轧制工艺流程生产高强螺栓用Φ13mm盘条,钢种牌号及成分如表1所示。
表1 钢种牌号及成分
牌号 | C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo |
SCM435 | 0.35 | 0.2 | 0.65 | 0.013 | 0.007 | 0.95 | 0.2 |
(1)将连铸后的钢坯进行开坯,开坯过程中加热温度为1100℃,加热时间为7h;
(2)将开坯后的钢坯进行轧制,轧制过程中开轧温度为1050℃,终轧温度为875℃,吐丝温度为800℃;850℃保温1h,淬火后腐蚀,得到奥氏体晶粒的对比如图3所示,由图看出,图3(b)中奥氏体颗粒更加细化均匀化;
(3)钢坯轧制后以5℃/s的冷却速率快速冷却至550℃,随后在辊道冷却线上一直保温到350℃左右集卷,辊道速度为0.45m/s,得到Cr、Mo钢轧材。该厂Φ13mm规格的辊道冷却设定如表2所示,风机打开处保温罩打开,风机关闭处保温罩关闭。金相组织的实际对比如图4所示。
表2辊道冷却设定
规格 | 1#风机 | 2#风机 | 3#风机 | 4#风机以后 |
Φ13 | 100% | 100% | 100% | 关闭 |
通过以上综合控制,改善框形偏析和中心偏析,细化晶粒,避免异常晶粒的生长。同时,控制大型块状形貌的铁素体及珠光体的生成,马氏体控制在35%以下,形成以贝氏体为主的组织。经检测,球化退火时间也极大地缩减。
实施例2
某钢厂采用325mm×280mm大方坯连铸-开坯-线材轧制工艺流程生产高强螺栓用Φ10mm盘条,钢种牌号及成分如表1所示。
(1)将连铸后的钢坯进行开坯,开坯过程中加热温度为1130℃,加热时间为5h;
(2)将开坯后的钢坯进行轧制,轧制过程中开轧温度为1080℃,终轧温度为895℃,吐丝温度为815℃;850℃保温1h,淬火后腐蚀,得到奥氏体晶粒的对比如图5所示,由图看出,图5(b)中奥氏体颗粒更加细化均匀化;
(3)钢坯轧制后以10℃/s的冷却速率快速冷却至600℃,随后在辊道冷却线上一直保温到300℃左右集卷,辊道速度为0.4m/s,得到Cr、Mo钢轧材。该厂Φ10mm规格的辊道冷却设定如表3所示,风机打开处保温罩打开,风机关闭处保温罩关闭。金相组织的实际对比如图6所示。
表3辊道冷却设定
规格 | 1#风机 | 2#风机 | 3#风机 | 4#风机以后 |
Φ10 | 100% | 100% | 关闭 | 关闭 |
若使用原工艺下制得的钢轧材,需在770~785℃保温,使用一共10~14小时的两次球化退火及两次拉拔工艺,其退火组织如图2(a)所示;而用本发明工艺制得的钢轧材,780℃保温5小时,然后炉冷到580℃后空冷,退火组织如图2(b)所示。可见,图2(b)中组织分布更加弥散均匀。
通过以上综合控制,控制了大型块状形貌的铁素体及珠光体的生成,马氏体控制在35%以下,形成以贝氏体为主的组织,同时极大地缩减了球化退火的时间,简化退火工艺,并使球化渗碳体更加弥散、细小的分布。
实施例3
某钢厂采用325mm×280mm大方坯连铸-开坯-线材轧制工艺流程生产高强螺栓用Φ8mm盘条,钢种牌号及成分如表1所示。
(1)将连铸后的钢坯进行开坯,开坯过程中加热温度为1110℃,加热时间为6h;
(2)将开坯后的钢坯进行轧制,轧制过程中开轧温度为1070℃,终轧温度为885℃,吐丝温度为810℃;850℃保温1h,淬火后腐蚀,得到奥氏体晶粒的对比如图7所示,由图看出,图7(b)中奥氏体颗粒更加细化均匀化;
(3)钢坯轧制后以15℃/s的冷却速率快速冷却至570℃,随后在辊道冷却线上一直保温到330℃左右集卷,辊道速度为0.35m/s,得到Cr、Mo钢轧材。该厂Φ8mm规格的辊道冷却设定如表4所示,风机打开处保温罩打开,风机关闭处保温罩关闭。金相组织的实际对比如图8所示。
表4辊道冷却设定
规格 | 1#风机 | 2#风机 | 3#风机 | 4#风机以后 |
Φ8 | 100% | 关闭 | 关闭 | 关闭 |
通过以上综合控制,改善框形偏析和中心偏析,细化晶粒,避免异常晶粒的生长。同时,控制大型块状形貌的铁素体及珠光体的生成,马氏体控制在35%以下,形成以贝氏体为主的组织。经检测,球化退火时间也极大地缩减。
Claims (3)
1.一种有利于Cr、Mo钢球化退火的轧制工艺,其特征在于按照以下步骤进行:
(1)将连铸后的钢坯进行开坯,开坯过程中加热温度为1100~1130℃,加热时间为5~7h;
(2)将开坯后的钢坯进行轧制,轧制过程中开轧温度为1050~1080℃,终轧温度为875~895℃,吐丝温度为800~815℃;
(3)钢坯轧制后以5~15℃/s的冷却速率快速冷却至550~600℃,随后在辊道冷却线上一直保温到300~350℃左右集卷,得到Cr、Mo钢轧材。
2.根据权利要求1所述的一种有利于Cr、Mo钢球化退火的轧制工艺,其特征在于:步骤(2)中所述的钢坯轧制过程,为确保搭接处与非搭接处组织的均匀性,将辊道速度控制在0.35~0.45m/s。
3.根据权利要求1所述的一种有利于Cr、Mo钢球化退火的轧制工艺,其特征在于:步骤(3)中制得的Cr、Mo钢轧材碳化物较均匀的分布在基体上,球化退火时间缩短6~8h,有利于Cr、Mo钢球化退火。
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