CN104611633A - 一种高强度货架承重网格用合金材料及其处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度货架承重网格用合金材料，该合金材料的成分及质量百分比为：C：0.21-0.23%、Mn：0.19-0.25%、Si：0.11-0.13%、P：0.003-0.005%、S：0.001-0.003%、Nb：0.045-0.047%、W：0.01-0.03%、Ti：0.54-0.56%、Sr：0.011-0.013%、Al：0.17-0.19%、Cu：0.08-0.12%，Nb：0.08-0.12%、Cr：0.85-0.95%，Mo：0.07-0.13%，镧：0.08-0.10%，钕：0.05-0.07%，铈：0.01-0.03%，余量为Fe和不可避免的杂质；本发明还公开了一种高强度货架承重网格用合金材料的处理工艺；本发明产品强度高，韧性强，加工性能优异，耐高温、耐腐蚀、不易磨损，使用寿命长。

Description

一种高强度货架承重网格用合金材料及其处理工艺
技术领域
本发明属于金属材料加工领域，涉及一种高强度货架承重网格用合金材料及其处理工艺。
背景技术
在不锈钢丝的生产加工中，有时不锈钢丝需要加工的很细，要求其综合性能仍然很强，不易折断。而现有的不锈钢丝却不具备这样的条件。一种名称为“成束拉拔的不锈钢纤维”，申请号为：02814697.2的发明专利 ,公开了其组成包含铁以及下述组分（以wt.%表示）： C<=0.05% , Mn≤5% , Si≤2% , 8%≤Ni≤12% , 15%≤Cr≤20% , Mo≤3% , Cu≤4% , N≤0.05% , S≤0.03% ,以及P≤0.05% 。这种不锈钢纤维虽然能拉得很细，但在拉到一定程度后，纤维丝综合性能不高，脆而易断。现有的生产不锈钢纤维的工艺为：装管、电镀、拉拔、退火、清洗，此工艺加工成的不锈钢纤维，电镀电压在10-12V以上，线速度较高，金属丝拉拨易折断，道次加工率小、退火次数多，原材料化学元素变化大，因而综合性能不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种高强度货架承重网格用合金材料及其处理工艺，本发明产品强度高，韧性强，加工性能优异，耐高温、耐腐蚀、不易磨损，使用寿命长。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种高强度货架承重网格用合金材料，该合金材料的成分及质量百分比为：
C：0.21-0.23%、Mn：0.19-0.25%、Si：0.11-0.13%、P：0.003-0.005%、S：0.001-0.003%、Nb：0.045-0.047%、W：0.01-0.03%、Ti：0.54-0.56%、Sr：0.011-0.013%、Al：0.17-0.19%、Cu：0.08-0.12%，Nb：0.08-0.12%、Cr：0.85-0.95%，Mo：0.07-0.13%，镧：0.08-0.10%，钕：0.05-0.07%，铈：0.01-0.03%，余量为Fe和不可避免的杂质；
该钢板中第一相为铁素体，第二相为珠光体，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数为4.2-4.4%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为5.7-5.9%，且无带状组织；
该钢板在表面至1/4厚度处铁素体平均晶粒直径为4.9-5.1μm，珠光体团平均直径为5.5-5.7μm，1/4厚度至中心处铁素体平均晶粒直径为4.3-4.5μm，珠光体团平均直径为6.3-6.5μm。
本发明产品中加入碳元素，可提高屈服点和抗拉强度；在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，同时具有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用；锰：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，不但使其获得足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能；铬：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性，同时又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性；钼：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力，提高机械性能，抑制合金钢由于火而引起的脆性；钛：钛是钢中强脱氧剂，能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性，改善焊接性能，避免晶间腐蚀；钨：钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性，可显著提高红硬性和热强性；铌：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，同时可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力，在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象；稀土：钢中加入稀土，可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了钢的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能等。
本发明进一步限定的技术方案是：
本发明还提供一种高强度货架承重网格用合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤：
㈠将按成分要求冶炼好的板坯经热机械控制轧制控制冷却工艺制备钢锭：
粗轧终了温度为1180-1220℃，精轧开始温度为930-950℃，终轧温度为850-870℃，热轧后以采用压缩空气以2-4℃/s的冷却速率将钢锭冷至650-670℃，然后再采用水冷以15-17℃/s的冷却速率将钢锭水冷至410-430℃，再采用风冷3-5℃/s的冷却速率将钢锭冷至室温，从而得到细小铁素体和弥散分布的珠光体，且无带状组织；
㈡钢锭热处理：
将钢锭通过回火炉回火加热到1190-1250℃，出炉后通过压缩空气快速冷却到970-1130℃，在线经第一冷却工序将钢锭快速度冷却到480-500℃，再通过第二冷却工艺冷却到常温；
第一冷却工序：采用水冷与气雾冷却结合，先采用水冷以9-11℃/s的冷却速率将钢锭水冷至900-920℃，然后采用气雾冷以4-6℃/s的冷却速率将钢锭冷至540-580℃，再采用水冷却以5-7℃/s的冷却速率将钢锭水冷至460-480℃；
第二冷却工序：采用水冷与风冷结合，先采用水冷以7-9℃/s的冷却速率将钢锭水冷至350-370℃，采用风冷以3-5℃/s的冷却速率将钢锭冷至室温；
㈢拉拔工艺：
拉拔过程中，使用乳液作为润滑剂，乳液包括：33-35%矿物油、9-11%硼砂、15-17%脂肪酸、3-5%十二烷醇、15-19%油酸聚氧乙烯酯，其余为水。
本发明的有益效果是：
本发明产品中加入碳元素，可提高屈服点和抗拉强度；在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，同时具有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用；锰：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，不但使其获得足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能；铬：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性，同时又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性；钼：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力，提高机械性能，抑制合金钢由于火而引起的脆性；钛：钛是钢中强脱氧剂，能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性，改善焊接性能，避免晶间腐蚀；钨：钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性，可显著提高红硬性和热强性；铌：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，同时可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力，在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象；稀土：钢中加入稀土，可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了钢的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能等。
本发明工艺中采用的乳液，可减轻拔丝机械强度，提高拔丝速度和产品质量，有效减少工件与模具的摩擦，降低磨损，同时有效减少叫模、划痕、划伤、烧结焊合、破裂等现象的发生；并且具有良好的光洁功能，提高加工精度，保护模具，延长模具寿命，有一定的冷却效果，能有效控制黑色油泥的产生；本发明产品强度高，韧性强，加工性能优异，耐高温、耐腐蚀、不易磨损，使用寿命长。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种高强度货架承重网格用合金材料，该合金材料的成分及质量百分比为：
C：0.21%、Mn：0.25%、Si：0.11%、P：0.003%、S：0.001%、Nb：0.045%、W：0.01%、Ti：0.54%、Sr：0.011%、Al：0.17%、Cu：0.08%，Nb：0.08%、Cr：0.85%，Mo：0.07%，镧：0.08%，钕：0.05%，铈：0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质；
该钢板中第一相为铁素体，第二相为珠光体，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数为4.2%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为5.7%，且无带状组织；
该钢板在表面至1/4厚度处铁素体平均晶粒直径为4.9μm，珠光体团平均直径为5.5μm，1/4厚度至中心处铁素体平均晶粒直径为4.3μm，珠光体团平均直径为6.3μm。
本实施例还提供一种高强度货架承重网格用合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤：
㈠将按成分要求冶炼好的板坯经热机械控制轧制控制冷却工艺制备钢锭：
粗轧终了温度为1180℃，精轧开始温度为930℃，终轧温度为850℃，热轧后以采用压缩空气以2℃/s的冷却速率将钢锭冷至650℃，然后再采用水冷以15℃/s的冷却速率将钢锭水冷至410℃，再采用风冷3℃/s的冷却速率将钢锭冷至室温，从而得到细小铁素体和弥散分布的珠光体，且无带状组织；
㈡钢锭热处理：
将钢锭通过回火炉回火加热到1190℃，出炉后通过压缩空气快速冷却到970℃，在线经第一冷却工序将钢锭快速度冷却到480℃，再通过第二冷却工艺冷却到常温；
第一冷却工序：采用水冷与气雾冷却结合，先采用水冷以9℃/s的冷却速率将钢锭水冷至900℃，然后采用气雾冷以4℃/s的冷却速率将钢锭冷至540℃，再采用水冷却以5℃/s的冷却速率将钢锭水冷至460℃；
第二冷却工序：采用水冷与风冷结合，先采用水冷以7℃/s的冷却速率将钢锭水冷至350℃，采用风冷以3℃/s的冷却速率将钢锭冷至室温；
㈢拉拔工艺：
拉拔过程中，使用乳液作为润滑剂，乳液包括：33%矿物油、9%硼砂、15%脂肪酸、3%十二烷醇、15%油酸聚氧乙烯酯，其余为水。
实施例2
本实施例提供一种高强度货架承重网格用合金材料，该合金材料的成分及质量百分比为：
C：0.23%、Mn：0.19%、Si：0.13%、P：0.005%、S：0.003%、Nb：0.047%、W：0.03%、Ti：0.56%、Sr：0.013%、Al：0.19%、Cu：0.12%，Nb：0.12%、Cr：0.95%，Mo：0.13%，镧：0.10%，钕：0.07%，铈：0.03%，余量为Fe和不可避免的杂质；
该钢板中第一相为铁素体，第二相为珠光体，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数为4.4%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为5.9%，且无带状组织；
该钢板在表面至1/4厚度处铁素体平均晶粒直径为5.1μm，珠光体团平均直径为5.7μm，1/4厚度至中心处铁素体平均晶粒直径为4.5μm，珠光体团平均直径为6.5μm。
本实施例还提供一种高强度货架承重网格用合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤：
㈠将按成分要求冶炼好的板坯经热机械控制轧制控制冷却工艺制备钢锭：
粗轧终了温度为1220℃，精轧开始温度为950℃，终轧温度为870℃，热轧后以采用压缩空气以4℃/s的冷却速率将钢锭冷至670℃，然后再采用水冷以17℃/s的冷却速率将钢锭水冷至430℃，再采用风冷5℃/s的冷却速率将钢锭冷至室温，从而得到细小铁素体和弥散分布的珠光体，且无带状组织；
㈡钢锭热处理：
将钢锭通过回火炉回火加热到1250℃，出炉后通过压缩空气快速冷却到1130℃，在线经第一冷却工序将钢锭快速度冷却到500℃，再通过第二冷却工艺冷却到常温；
第一冷却工序：采用水冷与气雾冷却结合，先采用水冷以11℃/s的冷却速率将钢锭水冷至920℃，然后采用气雾冷以6℃/s的冷却速率将钢锭冷至580℃，再采用水冷却以7℃/s的冷却速率将钢锭水冷至480℃；
第二冷却工序：采用水冷与风冷结合，先采用水冷以9℃/s的冷却速率将钢锭水冷至370℃，采用风冷以5℃/s的冷却速率将钢锭冷至室温；
㈢拉拔工艺：
拉拔过程中，使用乳液作为润滑剂，乳液包括：35%矿物油、11%硼砂、17%脂肪酸、5%十二烷醇、19%油酸聚氧乙烯酯，其余为水。
实施例3
本实施例提供一种高强度货架承重网格用合金材料，该合金材料的成分及质量百分比为：
C：0.22%、Mn：0.23%、Si：0.12%、P：0.004%、S：0.002%、Nb：0.046%、W：0.02%、Ti：0.55%、Sr：0.012%、Al：0.18%、Cu：0.10%，Nb：0.10%、Cr：0.90%，Mo：0.10%，镧：0.09%，钕：0.06%，铈：0.02%，余量为Fe和不可避免的杂质；
该钢板中第一相为铁素体，第二相为珠光体，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数为4.3%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为5.8%，且无带状组织；
该钢板在表面至1/4厚度处铁素体平均晶粒直径为5.0μm，珠光体团平均直径为5.6μm，1/4厚度至中心处铁素体平均晶粒直径为4.4μm，珠光体团平均直径为6.4μm。
本实施例还提供一种高强度货架承重网格用合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤：
㈠将按成分要求冶炼好的板坯经热机械控制轧制控制冷却工艺制备钢锭：
粗轧终了温度为1200℃，精轧开始温度为940℃，终轧温度为860℃，热轧后以采用压缩空气以3℃/s的冷却速率将钢锭冷至660℃，然后再采用水冷以16℃/s的冷却速率将钢锭水冷至420℃，再采用风冷4℃/s的冷却速率将钢锭冷至室温，从而得到细小铁素体和弥散分布的珠光体，且无带状组织；
㈡钢锭热处理：
将钢锭通过回火炉回火加热到1220℃，出炉后通过压缩空气快速冷却到9080℃，在线经第一冷却工序将钢锭快速度冷却到490℃，再通过第二冷却工艺冷却到常温；
第一冷却工序：采用水冷与气雾冷却结合，先采用水冷以10℃/s的冷却速率将钢锭水冷至910℃，然后采用气雾冷以5℃/s的冷却速率将钢锭冷至560℃，再采用水冷却以6℃/s的冷却速率将钢锭水冷至470℃；
第二冷却工序：采用水冷与风冷结合，先采用水冷以8℃/s的冷却速率将钢锭水冷至360℃，采用风冷以4℃/s的冷却速率将钢锭冷至室温；
㈢拉拔工艺：
拉拔过程中，使用乳液作为润滑剂，乳液包括：34%矿物油、10%硼砂、16%脂肪酸、4%十二烷醇、17%油酸聚氧乙烯酯，其余为水。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高强度货架承重网格用合金材料，其特征在于，该合金材料的成分及质量百分比为：
C：0.21-0.23%、Mn：0.19-0.25%、Si：0.11-0.13%、P：0.003-0.005%、S：0.001-0.003%、Nb：0.045-0.047%、W：0.01-0.03%、Ti：0.54-0.56%、Sr：0.011-0.013%、Al：0.17-0.19%、Cu：0.08-0.12%，Nb：0.08-0.12%、Cr：0.85-0.95%，Mo：0.07-0.13%，镧：0.08-0.10%，钕：0.05-0.07%，铈：0.01-0.03%，余量为Fe和不可避免的杂质；
该钢板中第一相为铁素体，第二相为珠光体，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数为4.2-4.4%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为5.7-5.9%，且无带状组织；
该钢板在表面至1/4厚度处铁素体平均晶粒直径为4.9-5.1μm，珠光体团平均直径为5.5-5.7μm，1/4厚度至中心处铁素体平均晶粒直径为4.3-4.5μm，珠光体团平均直径为6.3-6.5μm。
2.如权利要求1所述的高强度货架承重网格用合金材料，其特征在于，该合金材料的成分及质量百分比为：
C：0.21%、Mn：0.25%、Si：0.11%、P：0.003%、S：0.001%、Nb：0.045%、W：0.01%、Ti：0.54%、Sr：0.011%、Al：0.17%、Cu：0.08%，Nb：0.08%、Cr：0.85%，Mo：0.07%，镧：0.08%，钕：0.05%，铈：0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质；
该钢板中第一相为铁素体，第二相为珠光体，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数为4.2%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为5.7%，且无带状组织；
该钢板在表面至1/4厚度处铁素体平均晶粒直径为4.9μm，珠光体团平均直径为5.5μm，1/4厚度至中心处铁素体平均晶粒直径为4.3μm，珠光体团平均直径为6.3μm。
3.如权利要求1所述的高强度货架承重网格用合金材料，其特征在于，该合金材料的成分及质量百分比为：
C：0.23%、Mn：0.19%、Si：0.13%、P：0.005%、S：0.003%、Nb：0.047%、W：0.03%、Ti：0.56%、Sr：0.013%、Al：0.19%、Cu：0.12%，Nb：0.12%、Cr：0.95%，Mo：0.13%，镧：0.10%，钕：0.07%，铈：0.03%，余量为Fe和不可避免的杂质；
该钢板中第一相为铁素体，第二相为珠光体，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数为4.4%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为5.9%，且无带状组织；
该钢板在表面至1/4厚度处铁素体平均晶粒直径为5.1μm，珠光体团平均直径为5.7μm，1/4厚度至中心处铁素体平均晶粒直径为4.5μm，珠光体团平均直径为6.5μm。
4.如权利要求1所述的高强度货架承重网格用合金材料，其特征在于，该合金材料的成分及质量百分比为：
C：0.22%、Mn：0.23%、Si：0.12%、P：0.004%、S：0.002%、Nb：0.046%、W：0.02%、Ti：0.55%、Sr：0.012%、Al：0.18%、Cu：0.10%，Nb：0.10%、Cr：0.90%，Mo：0.10%，镧：0.09%，钕：0.06%，铈：0.02%，余量为Fe和不可避免的杂质；
该钢板中第一相为铁素体，第二相为珠光体，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数为4.3%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为5.8%，且无带状组织；
该钢板在表面至1/4厚度处铁素体平均晶粒直径为5.0μm，珠光体团平均直径为5.6μm，1/4厚度至中心处铁素体平均晶粒直径为4.4μm，珠光体团平均直径为6.4μm。
5.基于权利要求1-4所述的高强度货架承重网格用合金材料的处理工艺，其特征在于，包括如下具体步骤：
㈠将按成分要求冶炼好的板坯经热机械控制轧制控制冷却工艺制备钢锭：
粗轧终了温度为1180-1220℃，精轧开始温度为930-950℃，终轧温度为850-870℃，热轧后以采用压缩空气以2-4℃/s的冷却速率将钢锭冷至650-670℃，然后再采用水冷以15-17℃/s的冷却速率将钢锭水冷至410-430℃，再采用风冷3-5℃/s的冷却速率将钢锭冷至室温，从而得到细小铁素体和弥散分布的珠光体，且无带状组织；
㈡钢锭热处理：
将钢锭通过回火炉回火加热到1190-1250℃，出炉后通过压缩空气快速冷却到970-1130℃，在线经第一冷却工序将钢锭快速度冷却到480-500℃，再通过第二冷却工艺冷却到常温；
所述第一冷却工序：采用水冷与气雾冷却结合，先采用水冷以9-11℃/s的冷却速率将钢锭水冷至900-920℃，然后采用气雾冷以4-6℃/s的冷却速率将钢锭冷至540-580℃，再采用水冷却以5-7℃/s的冷却速率将钢锭水冷至460-480℃；
所述第二冷却工序：采用水冷与风冷结合，先采用水冷以7-9℃/s的冷却速率将钢锭水冷至350-370℃，采用风冷以3-5℃/s的冷却速率将钢锭冷至室温；
㈢拉拔工艺：
拉拔过程中，使用乳液作为润滑剂，所述乳液包括：33-35%矿物油、9-11%硼砂、15-17%脂肪酸、3-5%十二烷醇、15-19%油酸聚氧乙烯酯，其余为水。
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CN107236901A (zh) * 2017-06-30 2017-10-10 合肥博创机械制造有限公司 一种工程机械用高强度钢材的生产工艺

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