CN103882319A - 一种高性能工程紧固件材料scr420b的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，冷镦钢成分重量比重：C:0.18-0.23%,Si:0.15-0.35%,Mn:0.70-0.90%,P:≤0.030%,S:≤0.020%，余量为Fe。生产工艺：冶炼→连铸→加热→精轧→终轧→弱冷→吐丝成圈→斯太尔摩辊道冷却，加热温度：1090～1170℃，开轧温度：1000～1060℃，精轧温度：910-950℃，弱冷温度：850～900℃，斯太尔摩辊道速度：0.20～0.48m/s。采用CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2五元渣系，强化脱氧脱硫效果，有效去除钢中夹杂物，提高钢材内在质量，减少了Mo的用量，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，属于金属材料与加工技术领域。适用于生产12.9 级工程履带螺栓，属于冷镦钢生产技术领域。
背景技术
12.9级高性能工程机械用螺栓是紧固件产品中的顶级品种，具有很高的硬度和抗拉强度，其洛氏硬度（HRC）可达39-44之间，抗拉强度可达1240N/mm2，目前该级别紧固件主要采用ML35CrMo、ML42CrMo等合金冷镦钢进行制造，由于使用材料中添加了大量的Cr、Mo等合金，尤其是Mo合金的价格一直在十几万一吨，导致该类型冷镦钢材料价格居高不下，给下游紧固件生产企业造成了很大的原料成本压力；同时由于该级别紧固件对于性能要求较高，国内大部分产品不能满足其性能要求，部分材料需要依赖于国外进口，进一步加重了国内紧固件制造企业的成本压力。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，目的旨在提供一种低成本，高生产效率的12.9级高质量的钢材制造方法。该方法通过对其精炼渣系和化学成分进行了优化，达到了降低钢中有害元素硫、磷含量和全氧含量，提高钢水纯净度，达到了降低钢材硬度，减少加工硬化、提高淬、回火稳定性的目的，全面满足了日韩用户的要求；通过B元素的微合金化，控制Ti/N比，保证有效硼的充分作用，使盘条具有良好的淬透性；通过优化控轧控冷工艺，在避免魏氏体等异常组织出现的同时，实现了盘条表面氧化铁皮的有效控制，保证了表面质量； SCr420B盘条制作的螺栓成品用于多种工程机械上，在高强度、高预紧力、服役环境湿热等因素下，断裂失效率低，满足用户的高剪切大载荷的使用需求。
一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，其生产工艺工艺路线主要包括：冶炼→连铸→加热→精轧→终轧→弱冷→吐丝成圈→斯太尔摩辊道冷却，其特征在于：所述冷镦钢的成分按重量比重百分比为：C含量为0.18-0.23%，Si含量为0.15-0.35%，Mn含量为0.70-0.90%，P含量不大于0.030%，S含量不大于0.020%，Cr含量为0.95-1.20%，Ti含量为0.025-0.065%，B含量为0.0008-0.0030%，余量为Fe和不可避免杂质，精炼渣系成分为50～55%的CaO，8～10%的MgO，10～15%的SiO2，20～25%的Al2O3，1～2%的CaF2。钢中硫含量不大于0.005%；全氧含量不大于0.0020%。加热工艺是将钢坯送入加热炉内加热，控制钢坯在加热炉的均热温度为1090～1170℃，开轧温度1000～1060℃。精轧工艺是控制精轧温度为910-950℃，进减定径机组轧制温度控制850-890℃，保证一定非再结晶区轧制变形量，积累相变畸变能，以增加先共析铁素体量。弱冷工艺是将轧过后的钢坯冷却到810～850℃，尽量接近相变开始温度。斯太尔摩辊道冷却工艺是控制辊道的速度为0.20～0.48m/s，保证整个相变过程在保温罩内完成，避免产生贝氏体等硬相组织。
本发明中减少原12.9级紧固件材料ML35CrMo、ML42CrMo等钢种中的Mo的用量，通过增加微量的Ti合金起到固溶强化的作用，提高其强度，通过添加微量的B元素，提高产品的淬透性。本发明减少了冶炼过程中钼铁的使用，减少了贵重合金消耗，同时提高大压下控温控轧技术，改善了产品的显微组织，提高了产品的晶粒度，使产品具有良好的机械性能。无论在合金成本还是生产成本上，均具有良好的经济效益。
附图说明
图1是本发明200倍显微下的金相组织图，
图2是本发明500倍显微下的金相组织图。
具体实施方式
本发明具体生产方法是：产品经转炉和钢包精炼炉冶炼后，采用连铸工艺将钢水铸造成钢坯，后经加热后采用大压下控温控轧技术，将钢坯轧制成盘条。大压下控温控轧技术的目的是保证产品具有好的组织和原始性能，更好的满足用户的使用要求。
其生产工艺工艺路线主要包括：冶炼→连铸→加热→精轧→终轧→弱冷→吐丝成圈→斯太尔摩辊道冷却，其特征在于：所述材料SCR420B为冷镦钢的一种，其成分按重量比重百分比为：C含量为0.18-0.23%，Si含量为0.15-0.35%，Mn含量为0.70-0.90%，P含量不大于0.030%，S含量不大于0.020%，Cr含量为0.95-1.20%，Ti含量为0.025-0.065%，B含量为0.0008-0.0030%，余量为Fe和不可避免杂质，精炼渣系成分为50～55%的CaO，8～10%的MgO，10～15%的SiO2，20～25%的Al2O3，1～2%的CaF2。钢中硫含量不大于0.005%；全氧含量不大于0.0020%，加热工艺是将钢坯送入加热炉内加热，控制钢坯在加热炉的均热温度为1090～1170℃，开轧温度1000～1060℃，精轧工艺是控制精轧温度为910-950℃，弱冷工艺是将精轧过后的钢包冷却到850～900℃，斯太尔摩辊道冷却工艺是控制辊道的速度为0.20～0.48m/s。
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明。
实施例1：
作为本发明的一种具体实施方案，前述的一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，所述冷镦钢的成分按重量比重百分比为：C含量为0.19%，Si含量为0.20%，Mn含量为0.82%，Cr含量为0.98%，B含量为0.0027%，Ti含量为0.047%，P含量为0.012%，S含量为0.004%，Alt含量为0.032%，余量为Fe和不可避免杂质，所述冷镦钢的规格为Φ13mm。采用这种生产方法和成分比重之后，其成品热轧之后的力学性能和机械性能如下：
| 力学性能和机械性能 | 抗拉强度Mpa | 断面收缩率% | 硬度HRB |
| 热轧后 | 590 | 56 | 83 |
显微组织为铁素体和珠光体，铁素体含量59%，晶粒度均为9.5级。
实施例2：
作为本发明的一种具体实施方案，前述的一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，所述冷镦钢的成分按重量比重百分比为：C含量为0.20%，Si含量为0.23%，Mn含量为0.86%，Cr含量为0.96%，B含量为0.0025%，Ti含量为0.045%，P含量为0.012%，S含量为0.003%，Alt含量为0.034%，余量为Fe和不可避免杂质，所述冷镦钢的规格为Φ21mm。采用这种生产方法和成分比重之后，其成品热轧之后的力学性能和机械性能如下：
| 力学性能和机械性能 | 抗拉强度Mpa | 断后延伸率% | 硬度HRB |
| 热轧后 | 602 | 46 | 85 |
显微组织为铁素体和珠光体，铁素体含量59%，晶粒度均为9.5级。
实施例3：
作为本发明的一种具体实施方案，前述的一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，所述冷镦钢的成分按重量比重百分比为：C含量为0.22%，Si含量为0.19%，Mn含量为0.88%，Cr含量为0.97%，B含量为0.0026%，Ti含量为0.035%，P含量为0.011%，S含量为0.006%，Alt含量为0.028%，余量为Fe和不可避免杂质，所述冷镦钢的规格为Φ23mm。采用这种生产方法和成分比重之后，其成品热轧之后的力学性能和机械性能如下：
| 力学性能和机械性能 | 抗拉强度Mpa | 断后延伸率% | 硬度HRB |
| 热轧后 | 611 | 43 | 86 |
显微组织为铁素体和珠光体，铁素体含量59%，晶粒度均为9.5级。
实施例4：
作为本发明的一种具体实施方案，前述的一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，所述冷镦钢的成分按重量比重百分比为：C含量为0.21%，Si含量为0.17%，Mn含量为0.80%，Cr含量为0.99%，B含量为0.0019%，Ti含量为0.045%，P含量为0.014%，S含量为0.001%，Alt含量为0.020%，余量为Fe和不可避免杂质, 所述冷镦钢的规格为Φ23mm。采用这种生产方法和成分比重之后，其成品热轧之后的力学性能和机械性能如下：
| 力学性能和机械性能 | 抗拉强度Mpa | 断后延伸率% | 硬度HRB |
| 热轧后 | 606 | 49 | 86 |
显微组织为铁素体和珠光体，铁素体含量61%，晶粒度均为9.5级。
实施例5：
作为本发明的一种具体实施方案，前述的一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，所述冷镦钢的成分按重量比重百分比为：C含量为0.20%，Si含量为0.19%，Mn含量为0.81%，Cr含量为0.98%，B含量为0.002%，Ti含量为0.042%，P含量为0.011%，S含量为0.002%，Alt含量为0.022%，余量为Fe和不可避免杂质，所述冷镦钢的规格为Φ23mm。采用这种生产方法和成分比重之后，其成品热轧之后的力学性能和机械性能如下：
| 力学性能和机械性能 | 抗拉强度Mpa | 断后延伸率% | 硬度HRB |
| 热轧后 | 603 | 59 | 87 |
显微组织为铁素体和珠光体，铁素体含量59%，晶粒度均为9.5级。
实施例6：
作为本发明的一种具体实施方案，前述的一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，根据权利要求1所述的一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，所述冷镦钢的成分按重量比重百分比为：C含量为0.21%，Si含量为0.17%，Mn含量为0.83%，Cr含量为1.03%，B含量为0.0018%，Ti含量为0.045%，P含量为0.012%，S含量为0.003%，Alt含量为0.020%，余量为Fe和不可避免杂质，所述冷镦钢的规格为Φ23mm。采用这种生产方法和成分比重之后，其成品热轧之后的力学性能和机械性能如下：
| 力学性能和机械性能 | 抗拉强度Mpa | 断后延伸率% | 硬度HRB |
| 热轧后 | 610 | 47 | 87 |
显微组织为铁素体和珠光体，铁素体含量60%，晶粒度均为9.5级。
实施例7：
作为本发明的一种具体实施方案，前述的一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，所述冷镦钢的成分按重量比重百分比为：C含量为0.22%，Si含量为0.17%，Mn含量为0.82%，Cr含量为1.00%，B含量为0.0023%，Ti含量为0.046%，P含量为0.012%，S含量为0.002%，Alt含量为0.028%，余量为Fe和不可避免杂质，所述冷镦钢的规格为Φ23mm。采用这种生产方法和成分比重之后，其成品热轧之后的力学性能和机械性能如下：
| 力学性能和机械性能 | 抗拉强度Mpa | 断后延伸率% | 硬度HRB |
| 热轧后 | 605 | 46 | 89 |
显微组织为铁素体和珠光体，铁素体含量60%，晶粒度均为9.5级。
实施例8：
作为本发明的一种具体实施方案，前述的一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，所述冷镦钢的成分按重量比重百分比为：C含量为0.21%，Si含量为0.19%，Mn含量为0.84%，Cr含量为1.01%，B含量为0.0020%，Ti含量为0.040%，P含量为0.010%，S含量为0.001%，Alt含量为0.026%，余量为Fe和不可避免杂质，所述冷镦钢的规格为Φ23mm。采用这种生产方法和成分比重之后，其成品热轧之后的力学性能和机械性能如下：
| 力学性能和机械性能 | 抗拉强度Mpa | 断后延伸率% | 硬度HRB |
| 热轧后 | 598 | 50 | 87 |
显微组织为铁素体和珠光体，铁素体含量60%，晶粒度均为9.5级。
本发明所制得紧固件抗拉强度调质处理后抗拉强度达到1240Mpa，屈服强度1130 Mpa，强屈比＞0.9，可以满足使用12.9级紧固件要求。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，其生产工艺工艺路线主要包括：冶炼→连铸→加热→精轧→终轧→弱冷→吐丝成圈→斯太尔摩辊道冷却，其特征在于：所述材料SCR420B为冷镦钢的一种，其成分按重量比重百分比为：C含量为0.18-0.23%，Si含量为0.15-0.35%，Mn含量为0.70-0.90%，P含量不大于0.030%，S含量不大于0.020%，Cr含量为0.95-1.20%，Ti含量为0.025-0.065%，B含量为0.0008-0.0030%，余量为Fe和不可避免杂质，精炼渣系成分为50～55%的CaO，8～10%的MgO，10～15%的SiO2，20～25%的Al2O3，1～2%的CaF2,钢中硫含量不大于0.005%；全氧含量不大于0.0020%；
所述的加热工艺是将钢坯送入加热炉内加热，控制钢坯在加热炉的均热温度为1090～1170℃，开轧温度1000～1060℃；
所述的精轧工艺是控制精轧温度为910-950℃；
所述的弱冷工艺是将精轧过后的钢包冷却到850～900℃；
所述的斯太尔摩辊道冷却工艺是控制辊道的速度为0.20～0.48m/s。
2.根据权利要求1所述的一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，所述冷镦钢的成分按重量比重百分比为：C含量为0.19%，Si含量为0.20%，Mn含量为0.82%，Cr含量为0.98%，B含量为0.0027%，Ti含量为0.047%，P含量为0.012%，S含量为0.004%，Alt含量为0.032%，余量为Fe和不可避免杂质。
3.根据权利要求1所述的一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，所述冷镦钢的成分按重量比重百分比为：C含量为0.20%，Si含量为0.23%，Mn含量为0.86%，Cr含量为0.96%，B含量为0.0025%，Ti含量为0.045%，P含量为0.012%，S含量为0.003%，Alt含量为0.034%，余量为Fe和不可避免杂质。
4.根据权利要求1所述的一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，所述冷镦钢的成分按重量比重百分比为：C含量为0.22%，Si含量为0.19%，Mn含量为0.88%，Cr含量为0.97%，B含量为0.0026%，Ti含量为0.035%，P含量为0.011%，S含量为0.006%，Alt含量为0.028%，余量为Fe和不可避免杂质。
5.根据权利要求1所述的一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，所述冷镦钢的成分按重量比重百分比为：C含量为0.21%，Si含量为0.17%，Mn含量为0.80%，Cr含量为0.99%，B含量为0.0019%，Ti含量为0.045%，P含量为0.014%，S含量为0.001%，Alt含量为0.020%，余量为Fe和不可避免杂质。
6.根据权利要求1所述的一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，所述冷镦钢的成分按重量比重百分比为：C含量为0.20%，Si含量为0.19%，Mn含量为0.81%，Cr含量为0.98%，B含量为0.002%，Ti含量为0.042%，P含量为0.011%，S含量为0.002%，Alt含量为0.022%，余量为Fe和不可避免杂质。
7.根据权利要求1所述的一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，所述冷镦钢的成分按重量比重百分比为：C含量为0.21%，Si含量为0.17%，Mn含量为0.83%，Cr含量为1.03%，B含量为0.0018%，Ti含量为0.045%，P含量为0.012%，S含量为0.003%，Alt含量为0.020%，余量为Fe和不可避免杂质。
8.根据权利要求1所述的一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，所述冷镦钢的成分按重量比重百分比为：C含量为0.22%，Si含量为0.17%，Mn含量为0.82%，Cr含量为1.00%，B含量为0.0023%，Ti含量为0.046%，P含量为0.012%，S含量为0.002%，Alt含量为0.028%，余量为Fe和不可避免杂质。
9.根据权利要求1所述的一种高性能工程紧固件材料SCR420B的生产方法，所述冷镦钢的成分按重量比重百分比为：C含量为0.21%，Si含量为0.19%，Mn含量为0.84%，Cr含量为1.01%，B含量为0.0020%，Ti含量为0.040%，P含量为0.010%，S含量为0.001%，Alt含量为0.026%，余量为Fe和不可避免杂质。
10.如权利要求1-9中的任意一项所述的一种超低硬度免退火冷镦钢生产方法，其特征在于：所述的冷镦钢轧制规格为Φ5.5mm～Φ26mm。
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