CN103882314B - 一种42CrMo钢冷轧板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种42CrMo钢冷轧板及其生产方法，其化学成分按质量百分比计C：0.38~0.45、Si：0.17~0.37、Mn：0.50~0.90、P：<0.035、S：<0.035、Cr：1.02~1.14、Mo：0.15~0.25，其余为Fe。其生产方法包括钢水冶炼、连铸、热轧、冷轧、罩式炉退火、精整等工艺，其特征在于，热轧的钢坯加热温度为1170~1270℃，终轧温度为850~950℃，卷取温度为700~750℃，冷轧压下率为25%~55%，退火温度为Ac1-(10~30)℃，保温时间为8~14h，带罩保温至400℃以下时空冷，平整延伸率为0.5%~1.2%。本发明塑性、韧性好、切削性能优良，有利于用户进行切削、冲压加工和后续热处理。<!--1-->
Description
技术领域
本发明属于钢材制造技术领域，具体涉及一种42CrMo合金结构钢冷轧板及其生产方法。
背景技术
冷轧钢板具有表面质量好，尺寸精度高的优点，随着经济发展，已被称为现代社会的必需材料。通过进行退火处理可以提高冷轧板的综合机械性能，使其拥有高的冲压性能和低的屈服点并且不产生时效性，可广泛用于汽车、家电制造领域。42CrMo钢属于合金结构钢中铬钼钢组，具有较高的碳和铬含量，因此其淬透性较好，强度较大，并且低温冲击值较高，高温强度好，抗蠕变性能好，可用于制造受载荷极大的齿轮、后轴、连杆等零件，广泛用于压力容器、工程机械、石油化工、桥梁、船舶制造和其他钢结构中。但是目前42CrMo多以铸锻材的形式应用于零部件生产中，较少以冷轧板的形式进行应用。
2003年，国家颁布了汽车安全带新标准GB14166-2003《道路车辆成年乘员用安全带和约束系统》，对汽车安全带扣增加了冲击性能，低温性能和耐腐蚀性能的要求。随着标准的提高，需选用综合性能更为优良的材料取代原有安全带扣生产材料45#钢。合金结构钢42CrMo的冷轧板以其优良的综合机械性能可用于汽车安全带扣等高强度冲压件的生产中，具有良好的市场前景。但是，由于42CrMo钢中合金元素添加量大，在轧制过程中（尤其是热轧过程）受到冷却速度和变形量的影响极易形成硬脆的马氏体组织，使得在后续冷轧制造中易产生板材开裂，从而造成成材率低和生产连续性差的后果。
公布号CN101962707A的发明专利中申请公开了一种42CrMo钢无缝钢管的生产方法。该发明包括钢水冶炼、铸坯、热轧和热处理四个步骤。其特征在于热处理步骤，将热轧后的钢管淬火加热至800~900℃，然后用水冷却。其中，钢管的外表面以喷淋的方式冷却，钢管的内表面以内轴流的方式冷却，冷却时开始内轴流，然后进行钢管外表面喷淋，冷却结束时先停止内轴流，然后停止钢管外表面喷淋；钢管冷至室温后进行回火，回火加热温度度为520~620℃。该方法可以生产得到全截面硬度均匀的无缝钢管。
公布号CN102409238A的发明专利公开了一种42CrMo合金结构钢特厚板的生产方法。该方法包含以下步骤：优质铁水熔炼、KP铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、真空脱气处理、铸锭、加热和轧制。通过调整冶炼参数，严格控制P、S含量，使制得的42CrMo特厚板具有强度高、韧性和切削加工性能好的优点，而且适合大生产操作和生产。
由于所以目前尚未见到有关42CrMo冷轧板制备的相关报道。
发明内容
本发明公开一种42CrMo钢冷轧板及其生产方法。以解决42CrMo钢在冷却中容易形成硬脆的马氏体组织，使其冷轧过程中轧制开裂，影响其成型性等问题，该方法适合大生产操作，并且其产品具有强度高、韧性和冲压性能好的特点。
本发明的42CrMo钢冷轧板，包含如下质量百分比的化学成分C：0.38~0.45、Si：0.17~0.37、Mn：0.50~0.90、P：<0.035、S：<0.035、Cr：1.02~1.14、Mo：0.15~0.25，其余为Fe及不可避免的杂质。
本发明一种42CrMo冷轧板的生产方法，包括钢水冶炼、连铸、热轧、冷轧、罩式炉退火、精整等步骤，其特征在于，所述热轧的钢坯加热温度为1170~1270℃，热轧终轧温度为850~950℃，卷取温度为700~750℃，冷轧压下率为25%~55%，退火温度为Ac1-(10~30)℃左右，保温时间为8~14h，带罩保温至400℃以下时空冷，平整延伸率为0.5%~1.2%。
本发明工艺设计理由：
42CrMo钢中含有较多的Cr、Mo合金元素，极易在冷却中形成硬脆的马氏体组织，从而造成冷轧过程中轧制开裂，影响其成型性，因此应选择合适的热轧生产工艺条件，尤其是终轧温度、卷取温度等，以获得合适的组织性能，从而提高42CrMo冷轧板的成型率。同时，冷轧后的42CrMo冷硬板要选择合适的球化退火工艺，获得均匀的球化组织，有利于后续的切削和冲压加工处理。
（1）加热温度
钢坯加热温度过高或者时间过久，可以造成奥氏体晶粒长大和过热、过烧，氧化铁皮增多和脱碳等缺陷；而加热温度过低则可阻碍合金元素的充分固溶以及奥氏体晶粒的均匀化。因此本发明的热轧钢坯加热温度选择为1170~1270℃。
（2）终轧温度
终轧温度是热变形过程中影响钢材组织性能的关键参数。高温区终轧时，晶粒基本上都是再结晶奥氏体，最终的组织比较均匀。当终轧温度降低时，未再结晶奥氏体增多，形变奥氏体中的位错等缺陷增多，使相变后的组织更加细化，但不很均匀，而且会产生带状组织。为防止42CrMo合金结构钢冷轧开裂现象的发生，需降低其热轧态硬度，因此选择较高的终轧温度；并且高温区终轧可以防止42CrMo钢在热变形后冷速过快，生成硬度较大的马氏体。考虑到设备能力以及高于1000℃的高温时，容易发生氧化皮性缺陷，因此本发明终轧温度选择为850~950℃。
（3）卷取温度
奥氏体向铁素体的转变，相当一部分是在卷取温度下缓慢冷却过程中完成的。随卷取温度的降低，铁素体晶粒逐渐变细，针状铁素体的数量逐渐增多，同时珠光体的片层间距也逐渐减小，温度较低时还会出现上贝氏体。对于合金结构钢来讲，卷取温度较低时，会造成终轧过程到卷取过程降温过快，导致冷脆的马氏体组织的出现，影响其冷轧生产。因此本发明选择较高的卷取温度。考虑到设备能力要求，卷曲温度需低于750℃，而低于700℃时热轧钢卷容易发生塌卷现象，因此卷取温度选择为700~750℃。
（4）球化退火
球化退火可以使片状珠光体球化，从而降低硬度，改善切削性能。并且球化后组织均匀，对改善热处理工艺性能极为有利，例如可以减少淬火加热时的变形开裂等。经淬火、回火后获得优良的综合机械性能（原始组织为球状时，经淬火回火后强度硬度相同时，塑性、韧性更好，具有更高的接触疲劳强度和更长的寿命）。
现有球化退火方法有：（1）加热至Ac1+（10~20℃）的温度后缓冷的方法；（2）把退火钢加热到Ac1-（10~30℃）的温度长时间保温的方法；以及（3）首先加热至Ac1+（10~20℃）之后降温至Ar1-（10~30℃）温度下；反复加热/冷却的方法。
本发明中采用罩式退火的方法，考虑到大型钢卷升降温速度缓慢，为避免整体组织性能的不均匀性，选用低于Ac1的温度下长时间保持的方法，进行恒温球化退火。球化退火温度过低或保温时间过短，会造成未溶片状碳化物增多，无法得到均匀的球状组织。而球化退火温度过高或保温时间过长，则会导致珠光体中残留碳化物过少，无法得到均匀的球状组织。因此，本发明中球化退火的退火温度选择为Ac1-(10~30)℃（Ac1温度可由相变仪测定），保温时间为8~14h，带罩保温至400℃以下时空冷。
由于合金结构钢钢质较硬，本发明将冷轧压下率控制在25%~50%，平整延伸率控制在0.5%~1.2%，这有利于获得较好的性能。
本发明通过控制42CrMo钢热轧生产工艺条件，获得晶粒均匀的铁素体和珠光体组织，防止了42CrMo钢冷轧开裂现象的发生。并通过对冷轧板进行球化退火处理，得到了抗拉强度Rm≥600MPa，延伸率A50mm≥20%，球化等级为5~6级的42CrMo冷轧退火板。该产品塑性、韧性好、切削性能优良，有利于用户进行切削、冲压加工和后续热处理。
附图说明
图1为实施例4冷轧退火后的金相组织图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的描述。
本发明的成分为C：0.38~0.45、Si：0.17~0.37、Mn：0.50~0.90、P：<0.035、S：<0.035、Cr：1.02~1.14、Mo：0.15~0.25，其余为Fe及不可避免的杂质，表1为本发明采用其成分的几个最佳实施例，并按本发明方法进行如表2、表3所示的条件下的热轧、冷轧生产，并按照表3所示条件采用罩式退火法进行球化退火，之后带罩保温至400℃后进行空冷。通过上述工艺制造板厚分别为1.8、2.0、2.45、2.95mm的42CrMo冷轧退火板，其力学性能如表4所示，其实施例的典型金相组织见附图，其球化等级为最高级6级。
表1本发明实施例化学成分（wt，%）
表2本发明实施例热轧工艺参数
| 实施例号 | 厚度（mm） | 加热温度（℃） | 终轧温度（℃） | 卷取温度（℃） |
| 1 | 3.3 | 1250 | 925 | 700 |
| 2 | 3.5 | 1250 | 920 | 710 |
| 3 | 3.95 | 1250 | 920 | 720 |
| 4 | 4.45 | 1250 | 910 | 740 |
表3本发明实施例冷轧及球化退火工艺参数
表4本发明实施例钢板的性能
Claims (1)
1.一种42CrMo钢冷轧板的生产方法，包括钢水冶炼、连铸、热轧、冷轧、罩式炉退火、精整工艺，其特征在于，所述冷轧板化学成分按质量百分比计C：0.38～0.45、Si：0.17～0.37、Mn：0.50～0.90、P：<0.035、S：<0.035、Cr：1.02～1.14、Mo：0.15～0.25，其余为Fe及不可避免的杂质；生产方法：所述热轧的钢坯加热温度为1170～1270℃，热轧终轧温度为850～950℃，卷取温度为700～750℃，冷轧压下率为25％～55％，退火温度为Ac1-(10～30)℃，保温时间为8～14h，带罩保温至400℃以下时空冷，平整延伸率为0.5％～1.2％。
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