CN106636893A - 易切削不锈钢盘条及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种易切削不锈钢盘条及其制备方法，其包括加热、轧制和冷却工序，采用下述质量百分含量化学成分的钢坯：C 0.100～0.180%，Mn≤1.5%，Si≤1.00%，P≤0.045%，S≥0.15%，Cr 15.00～20.00%，Mo 0.2%～1.00%，Cu≤1.00%，Ni≤0.60%，余量为Fe和不可避免的杂质元素；其中锰硫比为3.0～6.0。本方法获得φ5.5～38mm不锈钢盘条为铁素体体组织，晶粒度大于8级，热轧材抗拉强度≥620MPa，延伸率≥15%，面率≥20%。本方法所得不锈钢盘条除了具有良好的切削性和耐蚀性外，还具有较高的力学性能；可有效避免轧制过程中的劈裂、堆钢等生产事故的产生，同时使产品性能满足汽车用节气门轴的要求；同时成材率的提高，大大降低了生产成本，除满足用户需求外，还具有较高的经济效益。

Description

易切削不锈钢盘条及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种不锈钢盘条及其制备方法，尤其是一种易切削不锈钢盘条及其制备方法。
背景技术
节气门是节气门体是控制发动机吸气多少的一个阀门；是一个圆形的钢片，中间有一根轴和油门拉线连接，并由油门拉线控制。节气门轴的加工工艺复杂，除要求具有良好的可切削加工性外，还要求具有一定的耐腐蚀性能和力学性能，以适应在复杂环境下承受的载荷要求。目前国内的汽车生产厂家中，多用普通不锈钢或低铬的马氏体易切削钢来加工生产节气门轴，由于其成分限制，难以满足其复杂的加工工艺、及耐蚀性和力学性能上的要求。
目前，国内针对鲜有对该用途的产品和盘条生产工艺的报道。公开号CN105132812A公开了一种铁素体不锈钢，其钢种成分为：C≤0.025％，Si 0.05～0.8％，Mn0.5～0.8％、Cr 15～20％、P 0.02～0.04％、S 0.01～0.1％、Ti 0.05～0.5％、N 0.04～0.06％、Mo 0.8～1.2％。该钢种碳含量较低，不能达到产品的性能要求；同时硫含量也较低，切削性差，难以满足复杂的加工工艺要求。
因此，针对汽车节气门轴的有必要进一步研究开发适合的具有高强度、高耐蚀性及高的切削加工性的不锈钢盘条。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高强度的易切削不锈钢盘条；本发明还提供了一种易切削不锈钢盘条的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明化学成分的质量百分含量为：C 0.100～0.180%，Mn≤1.5%，Si≤1.00%，P≤0.045%，S≥0.15%，Cr 15.00～20.00%，Mo 0.2%～1.00%，Cu≤1.00%，Ni≤0.60%，余量为Fe和不可避免的杂质元素；其中锰硫比为3.0～6.0。
优选的，所述化学成分中，0.5%≤Mn≤1.5%、0.15%≤S≤0.35%。
本发明所述不锈钢盘条的规格为φ5.5～38mm。
本发明方法包括加热、轧制和冷却工序，采用上述质量百分含量化学成分的钢坯。
本发明方法所述加热工序：加热温度1100～1150℃，在炉时间120～150min。所述加热工序中，预热温度≤850℃。
本发明方法所述轧制工序：进精轧温度950～1000℃；吐丝温度950～1000℃。
本发明方法所述冷却工序：冷却速度为2.0～2.5℃/s。
本发明及其方法采用的原理为：采用0.10%及以上的碳含量使盘条获得较高的强度，满足材料在试用过程中的载荷要求；同时为了避免较高的碳含量在高温轧制时产生的两相组织的比例，将碳含量控制在0.18%及以下。为了使材料具有良好的可加工性，需提高成分中硫的含量，故将硫含量控制在0.15%及以上。由于硫是恶化热加工性的元素，为了包装其生产的可行性，需添加与硫具有更好的亲和能力的Mn的含量，使其生产MnS，避免生产低熔点的铁的共晶产物，因此Mn的含量控制在≤1.5%。结合产品的使用环境，需提高产品的耐蚀性，增加耐蚀性元素的含量，因此将铬含量控制在15.0%～20.0%，同时添加0.2%～1.0%的钼，并视情况控制铜和镍的含量。
加热温度的设定除了充分考虑了铸坯在高温时的力学性能和轧制过程中容易产生生产事故的敏感温度区间，结合锰硫比值及硫在不同的温度下生产的产物：在低于1000℃轧制时，硫与铁易形成熔点约998℃的共晶体，则造成钢的热脆，直接影响后部的热加工性能，在轧制过程中容易劈裂，堆钢。因此结合过程温降，需将加热温度控制在1130±10℃，轧制过程中要充分考虑头部温降对钢坯开裂的影响，将加热时间设定为120～150min。为了避免在后续轧制过程中的劈裂，需将进精轧温度和吐丝温度也提高至950～1000℃。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明具有良好的的力学性能外，同时还具有良好的耐蚀性和可加工性，可解决普通不锈钢在抗拉强度低、耐蚀性差及切削加工性能不足的缺点。
本发明方法为了弥补其他不锈钢在该应用上的缺陷，通过合金成分调整来提高盘条的耐蚀性；同时，为了弥补其在力学性能上的不足，通过轧制工艺的优化提高其热轧态下的抗拉强度，进而满足其最终在力学性能上的要求。本发明方法获得φ5.5～38mm不锈钢盘条为铁素体体组织，晶粒度大于8级，热轧材抗拉强度≥620MPa，延伸率≥15%，面率≥20%。本发明方法所得不锈钢盘条除了具有良好的切削性和耐蚀性外，还具有较高的力学性能；可有效避免轧制过程中的劈裂、堆钢等生产事故的产生，同时使产品性能满足汽车用节气门轴的要求；同时成材率的提高，大大降低了生产成本，除满足用户需求外，还具有较高的经济效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：本易切削不锈钢盘条的制备方法采用下述具体工艺。
（1）冶炼工序：冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C 0.14%，Mn1.16%，Si 0.39%，P 0.025%，S 0.28%，Cr 17.49%，Mo 0.42%，Cu 0.31%，Ni 0.1%，其余为铁和不可避免的杂质元素；锰硫比Mn/S=4.14。
（2）加热工序：钢坯在加热炉中加热，预热段温度820℃，加热温度1120℃，在炉时间130min。
（3）轧制工序：将除鳞水关闭，钢坯进行6+8道次粗中轧，4道次预精轧，8道次精轧，从而使钢坯经高速轧制成盘条；进精轧温度960℃，进减定径温度950℃，吐丝温度950℃。
（4）冷却工序：盘条进入进入斯太尔莫冷却线，调节风冷线保温罩开启数量和风机开度，控制冷却速度为2.0℃/s。
本实施例所得Φ9mm规格的易切削不锈钢盘条，表面质量良好，晶粒度9级，热轧材抗拉强度625MPa，伸长率16%，面缩29%。
实施例2：本易切削不锈钢盘条的制备方法采用下述具体工艺。
（1）冶炼工序：冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C 0.14%，Mn1.30%，Si 0.34%，P 0.025%，S 0.30%，Cr 16.90%，Mo 0.34%，Cu 0.18%，Ni 0.06，其余为铁和不可避免的杂质元素；锰硫比为4.33。
（2）加热工序：预热温度840℃，加热温度1125，在炉时间130min。
（3）轧制工序：进精轧温度950℃，进减定径温度960℃，吐丝温度970℃。
（4）冷却工序：控制冷却速度为2.5℃/s。
本实施例所得Φ9.5mm规格的易切削不锈钢盘条，表面质量良好，晶粒度8.5级，热轧材抗拉强度657MPa，伸长率20.5%，面缩26%。
实施例3：本易切削不锈钢盘条的制备方法采用下述具体工艺。
（1）冶炼工序：冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C 0.15%，Mn1.4%，Si 0.37%，P 0.035%，S 0.28%，Cr 17.25%，Mo 0.3%，Cu 0.22%，Ni 0.06%，其余为铁和不可避免的杂质元素；锰硫比为5.0。
（2）加热工序：预热温度810℃，加热温度1130℃，在炉时间140min。
（3）轧制工序：进精轧温度980℃，进减定径温度970℃，吐丝温度960℃。
（4）冷却工序：控制冷却速度为2.2℃/s。
本实施例所得Φ11mm规格的易切削不锈钢盘条，表面质量良好，晶粒度9级，热轧材抗拉强度620MPa，伸长率16.0%，面缩25.6%。
实施例4：本易切削不锈钢盘条的制备方法采用下述具体工艺。
（1）冶炼工序：冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C 0.146%，Mn1.3%，Si 0.37%，P 0.025%，S 0.27%，Cr 17.14%，Mo 0.42%，Cu 0.08%，Ni 0.09%，其余为铁和不可避免的杂质元素；锰硫比为4.81。
（2）加热工序：预热温度850℃，加热温度为1130，在炉时间140min。
（3）轧制工序：进精轧温度990℃，进减定径温度980℃，吐丝温度960℃。
（4）冷却工序：控制冷却速度为2.5℃/s。
本实施例所得Φ11.5mm规格的易切削不锈钢盘条，表面质量良好，晶粒度9级，热轧材抗拉强度681MPa，伸长率15.5%，面缩23%。
实施例5：本易切削不锈钢盘条的制备方法采用下述具体工艺。
（1）冶炼工序：冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C 0.131%，Mn1.27%，Si 0.35%，P 0.033%，S 0.35%，Cr 17.23%，Mo 0.27，Cu 0.54%，Ni 0.08%，，其余为铁和不可避免的杂质元素；锰硫比为3.63。
（2）加热工序：预热温度820℃，加热温度1100℃，在炉时间135min。
（3）轧制工序：进精轧温度960℃，进减定径温度950℃，吐丝温度950℃。
（4）冷却工序：控制冷却速度为2.2℃/s。
本实施例所得Φ9.0mm规格的易切削不锈钢盘条，表面质量良好，晶粒度9级，热轧材抗拉强度650MPa，伸长率16.0%，面缩29%。
实施例6：本易切削不锈钢盘条的制备方法采用下述具体工艺。
（1）冶炼工序：冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C 0.10%，Mn0.96%，Si 0.78%，P 0.045%，S 0.32%，Cr 20.0%，Mo 0.20%，Cu 0.77%，Ni 0.60%，，其余为铁和不可避免的杂质元素；锰硫比为3.0。
（2）加热工序：预热温度830℃，加热温度1135℃，在炉时间150min。
（3）轧制工序：进精轧温度1000℃，进减定径温度980℃，吐丝温度980℃。
（4）冷却工序：控制冷却速度为2.4℃/s。
本实施例所得Φ5.5mm规格的易切削不锈钢盘条，表面质量良好，晶粒度9级，热轧材抗拉强度670MPa，伸长率15.0%，面缩27.0%。
实施例7：本易切削不锈钢盘条的制备方法采用下述具体工艺。
（1）冶炼工序：冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C 0.18%，Mn0.5%，Si 1.0%，P 0.039%，S 0.15%，Cr 15.0%，Mo 0.82%，Cu 1.0%，Ni 0.37%，，其余为铁和不可避免的杂质元素；锰硫比为3.33。
（2）加热工序：预热温度825℃，加热温度1150℃，在炉时间125min。
（3）轧制工序：进精轧温度970℃，进减定径温度980℃，吐丝温度990℃。
（4）冷却工序：控制冷却速度为2.3℃/s。
本实施例所得Φ25mm规格的易切削不锈钢盘条，表面质量良好，晶粒度9级，热轧材抗拉强度655MPa，伸长率17.0%，面缩25.0%。
实施例8：本易切削不锈钢盘条的制备方法采用下述具体工艺。
（1）冶炼工序：冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C 0.16%，Mn1.50%，Si 0.58%，P 0.031%，S 0.25%，Cr 18.84%，Mo 1.0%，Cu 0.46%，Ni 0.51%，，其余为铁和不可避免的杂质元素；锰硫比为4.14。
（2）加热工序：预热温度820℃，加热温度1130℃，在炉时间120min。
（3）轧制工序：进精轧温度990℃，进减定径温度1000℃，吐丝温度1000℃。
（4）冷却工序：控制冷却速度为2.2℃/s。
本实施例所得Φ38mm规格的易切削不锈钢盘条，表面质量良好，晶粒度9级，热轧材抗拉强度630MPa，伸长率19.0%，面缩27.0%。

Claims (8)

1.一种易切削不锈钢盘条，其特征在于，其化学成分的质量百分含量为：C 0.100～0.180%，Mn≤1.5%，Si≤1.00%，P≤0.045%，S≥0.15%，Cr 15.00～20.00%，Mo 0.2%～1.00%，Cu≤1.00%，Ni≤0.60%，余量为Fe和不可避免的杂质元素；其中锰硫比为3.0～6.0。
2.根据权利要求1所述的易切削不锈钢盘条，其特征在于：所述化学成分中，0.5%≤Mn≤1.5%、0.15%≤S≤0.35%。
3.根据权利要求1或2所述的易切削不锈钢盘条，其特征在于：所述不锈钢盘条的规格为φ5.5～38mm。
4.一种易切削不锈钢盘条的制备方法，其特征在于：其包括加热、轧制和冷却工序，采用下述质量百分含量化学成分的钢坯：C 0.100～0.180%，Mn≤1.5%，Si≤1.00%，P≤0.045%，S≥0.15%，Cr 15.00～20.00%，Mo 0.2%～1.00%，Cu≤1.00%，Ni≤0.60%，余量为Fe和不可避免的杂质元素；其中锰硫比为3.0～6.0。
5.根据权利要求4所述的易切削不锈钢盘条的制备方法，其特征在于，所述加热工序：加热温度1100～1150℃，在炉时间120～150min。
6.根据权利要求5所述的易切削不锈钢盘条的制备方法，其特征在于：所述加热工序中，预热温度≤850℃。
7.根据权利要求4所述的易切削不锈钢盘条的制备方法，其特征在于，所述轧制工序：进精轧温度950～1000℃；吐丝温度950～1000℃。
8.根据权利要求4－7任意一项所述的易切削不锈钢盘条的制备方法，其特征在于，所述冷却工序：冷却速度为2.0～2.5℃/s。
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