CN112853220A - 2000MPa级弹簧用盘条及其生产方法 - Google Patents

2000MPa级弹簧用盘条及其生产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112853220A
CN112853220A CN202110024301.8A CN202110024301A CN112853220A CN 112853220 A CN112853220 A CN 112853220A CN 202110024301 A CN202110024301 A CN 202110024301A CN 112853220 A CN112853220 A CN 112853220A
Authority
CN
China
Prior art keywords
percent
wire rod
equal
less
spring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110024301.8A
Other languages
English (en)
Inventor
麻晗
陈焕德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Shagang Group Co Ltd
Jiangsu Shagang Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu Shagang Group Co Ltd
Jiangsu Shagang Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Shagang Group Co Ltd, Jiangsu Shagang Iron and Steel Research Institute Co Ltd filed Critical Jiangsu Shagang Group Co Ltd
Priority to CN202110024301.8A priority Critical patent/CN112853220A/zh
Publication of CN112853220A publication Critical patent/CN112853220A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/04Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of bars or wire
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • C21D8/065Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires of ferrous alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/04Making ferrous alloys by melting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/002Bainite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/009Pearlite
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

本发明揭示了一种2000MPa级弹簧用盘条及其生产方法。盘条的化学成分:C:0.53~0.57%,Si:1.51~1.59%,Mn:0.65~0.72%,Cr:0.63~0.7%,Cu:0.01~0.1%,Ni:0.01~0.1%,Mo:0.01~0.05%,Nb:0.01~0.05%,余量Fe及杂质。其生产方法中,连铸压下率为6.6~8.7%;高线轧制的开轧温度910~950℃、精轧出口温度≤1020℃、吐丝温度820~880℃;斯太尔摩风冷的冷速1.2~2.0℃11。盘条为贝氏体和珠光体组织,抗拉强度为950~1150MPa,断面收缩率≥50%,能够用于制备2000MPa级强度的弹簧。

Description

2000MPa级弹簧用盘条及其生产方法
技术领域
本发明属于钢材生产技术领域,涉及一种弹簧用盘条及其生产方法,尤其是一种用于2000MPa级弹簧的盘条。
背景技术
弹簧是重要的基础件,广泛应用于汽车、机械、铁路等领域。例如在汽车领域中,弹簧作为安全性承载部件,在节能减排、绿色发展的大背景下,汽车行业正致力于设计使用更高强度的弹簧,以提升安全性以及减轻自重。相对应的,为了满足汽车行业对于高强度弹簧的需要,开发适用于高强度弹簧生产制造的盘条,成为钢材生产技术领域中的重要课题。
而针对高强度弹簧的制造需要,要求盘条自身具有优异的力学性能,包括强度和拉拔性能;除此之外,还对盘条的纯净度和均匀性的要求及其严格,由于弹簧在服役过程中要承担高周交变载荷,服役条件苛刻,纯净度差、不均匀等缺陷都往往会成为弹簧的裂纹源,在交变载荷的作用下,裂纹逐渐扩展、被“放大”,并最终导致弹簧断裂;而且,纯净度和均匀性也是影响盘条的拉拔性能的关键因素。因此,全面提升盘条在力学性能、纯净度、均匀性等方面的综合性能,是高强度弹簧用的盘条在开发中的关键问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种弹簧用盘条及其生产方法,尤其是一种2000MPa级弹簧用盘条及其生产方法。
为实现上述发明目的,一实施方式提供了一种弹簧用盘条的生产方法,所述盘条的化学成分以质量百分比计为:C:0.53~0.57%,Si:1.51~1.59%,Mn:0.65~0.72%,Cr:0.63~0.7%,Cu:0.01~0.1%,Ni:0.01~0.1%,Mo:0.01~0.05%,Nb:0.01~0.05%,S≤0.005%,O≤0.002%,Ti≤0.001%,N≤0.002%,余量为Fe及不可避免的杂质;所述生产方法包括依次进行的转炉冶炼工序、LF炉精炼工序、真空精炼工序、大方坯连铸工序、开坯工序、修磨工序、高线轧制工序和斯太尔摩风冷工序;其中:
所述大方坯连铸工序中,压下率为6.6~8.7%;
所述高线轧制工序中,开轧温度为910~950℃,精轧出口温度≤1020℃,吐丝温度为820~880℃;
所述斯太尔摩风冷工序中,辊道速度为0.3~0.7m11,冷速为1.2~2.0℃11。
优选地,所述生产方法还包括在转炉冶炼工序之前的铁水脱硫工序,以制得硫含量≤0.002%的脱硫后铁水;
所述转炉冶炼工序中,将由废钢和脱硫后铁水组成的冶炼原料在转炉中进行冶炼,铁水占所述冶炼原料的重量百分比>80%;
所述LF炉精炼工序中,采用低铝低钛合金对钢液进行合金化处理;
所述真空精炼工序中,精炼炉进行真空处理后,对钢液进行软搅拌,软搅拌的时间≥25min。
优选地,所述开坯工序中,将连铸坯在加热炉中加热后进行开坯,加热炉温度≥1250℃,在炉时间≥200min。
优选地,所述高线连轧工序中,将中间坯轧制成直径为5.5~17mm的盘条。
为实现上述发明目的,一实施方式提供了一种弹簧用盘条,所述盘条的化学成分以质量百分比计为:C:0.53~0.57%,Si:1.51~1.59%,Mn:0.65~0.72%,Cr:0.63~0.7%,Cu:0.01~0.1%,Ni:0.01~0.1%,Mo:0.01~0.05%,Nb:0.01~0.05%,S≤0.005%,O≤0.002%,Ti≤0.001%,N≤0.002%,余量为Fe及不可避免的杂质;所述盘条的生产方法包括依次进行的转炉冶炼工序、LF炉精炼工序、真空精炼工序、大方坯连铸工序、开坯工序、修磨工序、高线轧制工序和斯太尔摩风冷工序;其中:
所述大方坯连铸工序中,压下率为6.6~8.7%;
所述高线轧制工序中,开轧温度为910~950℃,精轧出口温度≤1020℃,吐丝温度为820~880℃;
所述斯太尔摩风冷工序中,辊道速度为0.3~0.7m11,冷速为1.2~2.0℃11。
优选地,所述生产方法还包括在转炉冶炼工序之前的铁水脱硫工序,以制得硫含量≤0.002%的脱硫后铁水;
所述转炉工序中,将由废钢和脱硫后铁水组成的冶炼原料在转炉中进行冶炼,铁水占所述冶炼原料的重量百分比>80%;
所述LF炉精炼工序中,采用低铝低钛合金对钢液进行合金化处理;
所述真空精炼工序中,精炼炉进行真空处理后,对钢液进行软搅拌,软搅拌的时间≥25min。
优选地,所述开坯工序中,将连铸坯在加热炉中加热后进行开坯,加热炉温度≥1250℃,在炉时间≥200min。
优选地,所述盘条的直径为5.5~17mm。
进一步地,所述盘条的抗拉强度为950~1150MPa,断面收缩率≥50%。
进一步地,所述盘条在GB1T10561标准下的A类、B类、C类、D类夹杂物均≤1.0级。
进一步地,所述盘条的金相组织为:95~100%的贝氏体和珠光体;以及0~5%的铁素体。
进一步地,所述盘条的表面裂纹最大深度≤30μm,所述盘条的脱碳层的最大深度≤30μm。
为实现上述发明目的,一实施方式提供了一种2000MPa级弹簧用盘条,所述盘条的化学成分以质量百分比计为:C:0.53~0.57%,Si:1.51~1.59%,Mn:0.65~0.72%,Cr:0.63~0.7%,Cu:0.01~0.1%,Ni:0.01~0.1%,Mo:0.01~0.05%,Nb:0.01~0.05%,S≤0.005%,O≤0.002%,Ti≤0.001%,N≤0.002%,余量为Fe及不可避免的杂质;所述盘条的直径为5.5~17mm,抗拉强度为950~1150MPa,断面收缩率≥50%,表面裂纹最大深度≤30μm,脱碳层的最大深度≤30μm,在GB1T10561标准下的A类、B类、C类、D类夹杂物均≤1.0级,且金相组织为95~100%的贝氏体和珠光体+0~5%的铁素体。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:在不添加或少添加贵重金属1稀土元素的情况下,合理设计Nb、Ni、Mo元素含量,以及结合C、Si、Mn、Cr和Cu元素的含量,各个元素相互关联共同作用,实现在低合金成本的情况下,采用低制造成本的工艺流程来制备得到综合性能优异的盘条,盘条在力学性能、均匀性、纯净度和金相组织方面均得到优化,盘条的综合性能优异,能够用于制备2000MPa级强度的弹簧;尤其是,在化学成分设计方案基础上,结合连铸大压下、低温轧制、低温吐丝以及风冷辊速、冷速的控制,实现对力学性能、均匀性、纯净度和微观组织的精细控制,并进一步可以控制盘条的表面裂纹、表面脱碳等表面质量缺陷。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的介绍,但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
本实施方式提供了一种高强度弹簧用盘条,尤其是一种用于2000MPa级弹簧制造的盘条,也即该盘条可以通过已知的现有弹簧制备工艺而制备成2000MPa级弹簧。
具体地,所述盘条的化学成分以质量百分比计为:C:0.53~0.57%,Si:1.51~1.59%,Mn:0.65~0.72%,Cr:0.63~0.7%,Cu:0.01~0.1%,Ni:0.01~0.1%,Mo:0.01~0.05%,Nb:0.01~0.05%,S≤0.005%,O≤0.002%,Ti≤0.001%,N≤0.002%,余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明中盘条的化学成分的设计,在不添加或少添加贵重金属1稀土元素的情况下,设计各种元素的含量,实现盘条在力学性能、均匀性、纯净度和金相组织方面的综合优化,并确保较低的合金成本以及制造成本。
具体地,盘条的化学成分的设计原理说明如下。
C:是钢材中最基本的强化元素,C含量的增大会显著提高钢材的强度,但过量的C会降低钢材的塑性,影响疲劳性能,本发明的化学成分设计中,C含量为0.53~0.57%。
Si:是固溶强化元素,同时还可以用于降低钢中氧含量,减少夹杂物,另外,Si元素在弹簧中还能阻碍弹性减退;但是,Si含量过高会降低钢材的塑性,加剧钢坯脱碳倾向,促使渗碳体石墨化,不利于盘条表面质量控制;本发明的化学成分设计中,Si含量为1.51~1.59%。
Mn:是固溶强化元素,可以提高盘条的强度,同时还可以与有害元素S结合以降低盘条的热脆性;但Mn含量过高时,淬透性增强,会降低材料的塑韧性;本发明的化学成分设计中,Mn含量为0.65~0.72%。
Cr:是碳化物生成元素,它在钢中主要存在于渗碳体片层中,通过置换作用形成合金渗碳体;但Cr含量过高会提高淬透性,降低材料的塑韧性;本发明的化学成分设计中,Cr含量为0.63~0.7%。
Cu:重要的耐蚀元素,有助于提高盘条的耐蚀性能,同时还能提高强度,然而Cu含量过高时,会引起热轧开裂,导致表面质量问题;本发明的化学成分设计中,Cu含量为0.01~0.1%。
Ni:有助于提高材料的低温韧性,同时还能提高强度、防止Cu引起的热脆性,但Ni元素的成本昂贵;本发明的化学成分设计中,Ni含量为0.01~0.1%。
Mo:重要的耐蚀元素,无论是在还原性酸的环境中,还是在强氧化性的盐溶液的环境中,Mo元素的添加都可以使钢筋表面发生钝化,还可以防止钢筋在氯化物溶液中发生点蚀,从而整体上提升钢筋在多种环境下的抗腐蚀性能;此外Mo还有助于提高回火抗力,但过多的Mo会显著提高成本;本发明的化学成分设计中,Mo含量为0.01~0.05%。
Nb:在钢中主要通过析出细小的Nb(C,N)钉扎奥氏体晶界,细化奥氏体晶粒,并细化淬火组织,提高韧性;但过多的Nb在钢中无法溶解,还会提高成本;本发明的化学成分设计中,Nb含量为0.01~0.05%。
S:除了容易引起中心偏析外,还会形成长条形的MnS夹杂物,降低疲劳性能,其含量控制在0.005%以内。
O:在钢中主要以夹杂物形式存在,对弹簧的疲劳性能影响较大,其含量控制在0.002%以内。
Ti:属于有害元素,Ti和N的结合力很强,容易形成大尺寸的TiN脆性夹杂物,恶化疲劳性能,其含量控制在0.001%以内。
N:属于有害元素,N与Ti、Nb的结合力很强,容易形成大尺寸的夹杂物,恶化疲劳性能,其含量控制在0.002%以内。
综上所述,与现有技术相比,本发明中化学成分的设计中,在不添加或少添加贵重金属1稀土元素的情况下,例如,不含有贵重金属元素V和稀土元素,同时合理设计Nb、Ni、Mo元素含量,以及结合C、Si、Mn、Cr和Cu元素的含量,各个元素相互关联共同作用,实现盘条在力学性能、均匀性、纯净度和金相组织方面的综合优化,并确保较低的合金成本以及制造成本,适宜于实际生产加工,使得盘条可以用于制备2000MPa级强度的弹簧。
进一步地,所述盘条的生产方法包括依次进行的转炉冶炼工序、LF炉精炼工序、真空精炼工序、大方坯连铸工序、开坯工序、修磨工序、高线轧制工序和斯太尔摩风冷工序。也即,所述盘条可以采用包括依次进行的转炉冶炼工序、LF炉精炼工序、真空精炼工序、大方坯连铸工序、开坯工序、修磨工序、高线轧制工序和斯太尔摩风冷工序的工艺路线制备而成。
其中,所述大方坯连铸工序中,压下率为6.6~8.7%,如此,可利于促进夹杂物上浮,减小中心偏析,提高铸坯横截面的均匀性。优选地,在该大方坯连铸工序中,还可以采用电磁搅拌来进一步减小中心偏析,提高铸坯横截面的均匀性。
所述高线轧制工序中,开轧温度为910~950℃,精轧出口温度≤1020℃,吐丝温度为820~880℃;所述斯太尔摩风冷工序中,辊道速度为0.3~0.7m11,冷速为1.2~2.0℃11。这样,在前述化学成分设计方案的基础上,高线轧制采用低温轧制、低温吐丝,结合斯太尔摩风冷线的辊速和冷速的控制,实现对微观组织的精细控制,并进一步可以控制盘条的表面裂纹、表面脱碳等表面质量缺陷。
优选地,所述生产方法还包括在转炉冶炼工序之前的铁水脱硫工序,以制得硫含量≤0.002%的脱硫后铁水;而后,在接下来的所述转炉冶炼工序中,将由废钢和脱硫后铁水组成的冶炼原料在转炉中进行冶炼,铁水占所述冶炼原料的重量百分比>80%;在所述LF炉精炼工序中,采用低铝低钛合金对钢液进行合金化处理;所述真空精炼工序中,精炼炉进行真空处理后,对钢液进行软搅拌,软搅拌的时间≥25min。这样,可以进一步使得盘条的纯净度得到有效控制,并能够获得所设计的组织和性能。
具体地,本实施方式中,所述盘条的直径为Φ5.5~17mm,也即,在所述高线轧制工序中将中间坯热轧成直径为Φ5.5~17mm的盘条,此规格的盘条可以适应弹簧的制备。也就是说,采用本实施方式,可以制备直径在5.5~17mm范围内的任一规格的弹簧用盘条,均可以保证所得盘条在力学性能、金相组织、纯净度、夹杂物、均匀性、表面质量等各方面的综合性能,满足多规格弹簧的制造需要。
进一步地,在力学性能方面,所述盘条的抗拉强度Rm为950~1150MPa,以使得进一步制备而成的弹簧的抗拉强度达到2000MPa以上;并且,所述盘条的拉拔性能优异,其断面收缩率≥50%,保证进一步制备弹簧钢丝过程中的断丝率低。
所述盘条在夹杂物方面也得到了极好的控制,在GB1T10561标准下,其A类、B类、C类、D类夹杂物均≤1.0级,如此,可以提高盘条在低温条件下的韧性,利于保证所述盘条的纯净度和力学性能。
所述盘条的金相组织为:95~100%的贝氏体和珠光体+0~5%的铁素体。也即,盘条的金相组织主要是贝氏体和珠光体,也可以含有极小部分铁素体,但铁素体占比不超过5%,也就是说,贝氏体和珠光体共同占盘条金相组织的面积比为95~100%,而铁素体占盘条金相组织的面积比为0~5%。如此,金相组织及其铁素体、贝氏体和珠光体的比例,对于所述盘条的影响进一步体现在两方面:一方面是力学性能,本实施方式中主要是贝氏体和珠光体,能够保证高强度和拉伸性能,保证良好的综合力学性能;另一方面是组织均匀性,由于铁素体与其它组织(如贝氏体、珠光体)的差异太大,过多的铁素体容易导致盘条后续拉拔而成的弹簧存在成分不均匀的问题,通过控制铁素体组织占比小甚至没有铁素体组织,保证弹簧于在线热处理过程中实现成分均匀,避免弹簧出现局部性能不均匀的现象。
在表面质量控制方面,在本实施方式中,所述盘条的表面裂纹最大深度≤30μm。裂纹是弹簧钢盘条最常见的表面缺陷之一,裂纹尖端容易造成应力集中,在交变载荷作用下特别容易扩展,导致弹簧疲劳断裂。国标GB1T28300-2012《热轧棒材和盘条表面质量等级交货技术条件》的最严要求中,小规格盘条的表面裂纹最大深度的标准为不大于150μm,而本实施方式中,在化学成分设计方案基础上,结合高线轧制和冷却控制,所得盘条的表面裂纹最大深度不会超过30μm,相对于普通弹簧用盘条,大大减小了裂纹表面缺陷,使得基于该盘条制备而成的弹簧受到盘条的表面裂纹缺陷的影响可能性很小。
具体地,本实施方式中盘条的表面裂纹最大深度的确定方法可以是:同一炉钢中,至少取10个不同盘卷的样品,制成横截面金相样用于表面裂纹分析,所有样品中均未出现30μm以上深度的表面裂纹,由此确定表面裂纹最大深度≤30μm。
另外,在本实施方式中,盘条的脱碳层的最大深度≤30μm。脱碳也是弹簧钢盘条最常见的表面缺陷之一,在开坯和热轧之前,钢坯在加热炉中进行高温加热(比如1000℃左右或以上),并且进行较长时间的均热保温,期间钢坯表面的C元素会被加热炉中的O2和H2O氧化,造成表面C元素含量降低,之后近表面的C元素会扩散到表面,使钢坯的脱碳层逐渐变厚;另外,连铸过程温度高、时间长,钢坯与空气和水直接接触,也很容易造成表面脱碳。对于普通弹簧用盘条而言,钢坯表面脱碳层深度可达1.5mm,热轧后弹簧用盘条的表面脱碳层深度可超过150μm,严重影响弹簧的疲劳寿命,并且也会造成极大的材料浪费,导致成本增大。而本实施方式中,不仅生产过程中材料浪费少,实现成本的合理管控,而且所述盘条的脱碳层的最大深度为所述盘条的直径的0.50%,也即针对直径为5~17mm的盘条而言,其脱碳层的最大深度不超过30μm,远远低于普通弹簧用盘条的脱碳层深度。
综上所述,本发明一实施方式,合理设计Nb、Ni、Mo元素含量,以及结合C、Si、Mn、Cr和Cu元素的含量,各个元素相互关联共同作用,实现在低合金成本的情况下,采用低制造成本的工艺流程来制备得到综合性能优异的盘条,盘条在力学性能、均匀性、纯净度和金相组织方面均得到优化,盘条的综合性能优异,能够用于制备2000MPa级强度的弹簧,例如,盘条进一步拉拔而成的弹簧钢丝经热处理后的抗拉强度Rm≥2030MPa、断面收缩率Z≥45%、各项指标远超汽车悬架弹簧的常规要求。
以下通过4个实施例,进一步对本发明的具体实施方式予以介绍。当然,这4个实施例仅为本实施方式所含众多变化实施例中的一部分,而非全部。
具体地,4个实施例均提供了一种盘条,所述盘条的化学成分如表1所示。
[表1]
Figure BDA0002889835990000091
4个实施例的盘条,均采用包括依次进行的转炉冶炼工序、LF炉精炼工序、真空精炼工序、大方坯连铸工序、开坯工序、修磨工序、高线轧制工序和斯太尔摩风冷工序的工艺路线制备而成,其中:所述大方坯连铸工序中的压下率,所述高线轧制工序中的开轧温度、精轧出口温度和吐丝温度,所述斯太尔摩风冷工序中的辊道速度和平均冷速,均如表2所示。
[表2]
Figure BDA0002889835990000092
4个实施例的盘条的直径如表3所示;并且,对4个实施例的盘条分别进行金相组织检测,各实施例的金相组织均主要为珠光体和贝氏体,并且A类、B类、C类、D类夹杂物评级,铁素体的面积比,脱碳层的最大深度以及表面裂纹的最大深度,如表3所示;再者,对4个实施例的盘条分别进行性能检测,包括:抗拉强度,断面收缩率;以及,将4个实施例的盘条分别采用常规方法进一步拉拔制成弹簧钢丝,并对经热处理后的各弹簧钢丝进行性能检测,包括:抗拉强度Rm,断面收缩率Z,这些检测结果也如表3所示。
[表3]
Figure BDA0002889835990000101
表3中可以看出,按照本实施方式予以生产的实施例1~4中的盘条,综合性能非常优异,抗拉强度为950~1150MPa,断面收缩率≥50%,表面裂纹最大深度≤30μm,脱碳层的最大深度≤30μm,在GB1T10561标准下的A类、B类、C类、D类夹杂物均≤1.0级,且金相组织为95~100%的贝氏体和珠光体+0~5%的铁素体,表面裂纹最大深度≤30μm,脱碳层的最大深度≤30μm,综合质量远高于现有的弹簧用盘条。
而且,基于各个实施例分别所得的热处理后钢丝,抗拉强度Rm≥2030MPa、断面收缩率Z≥45%、各项指标远超汽车悬架弹簧的常规要求,满足2000MPa级弹簧钢的性能要求。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围之内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种弹簧用盘条的生产方法,其特征在于,所述盘条的化学成分以质量百分比计为:C:0.53~0.57%,Si:1.51~1.59%,Mn:0.65~0.72%,Cr:0.63~0.7%,Cu:0.01~0.1%,Ni:0.01~0.1%,Mo:0.01~0.05%,Nb:0.01~0.05%,S≤0.005%,O≤0.002%,Ti≤0.001%,N≤0.002%,余量为Fe及不可避免的杂质;所述生产方法包括依次进行的转炉冶炼工序、LF炉精炼工序、真空精炼工序、大方坯连铸工序、开坯工序、修磨工序、高线轧制工序和斯太尔摩风冷工序;其中:
所述大方坯连铸工序中,压下率为6.6~8.7%;
所述高线轧制工序中,开轧温度为910~950℃,精轧出口温度≤1020℃,吐丝温度为820~880℃;
所述斯太尔摩风冷工序中,辊道速度为0.3~0.7m11,冷速为1.2~2.0℃11。
2.根据权利要求1所述的弹簧用盘条的生产方法,其特征在于,所述生产方法还包括在转炉冶炼工序之前的铁水脱硫工序,以制得硫含量≤0.002%的脱硫后铁水;
所述转炉冶炼工序中,将由废钢和脱硫后铁水组成的冶炼原料在转炉中进行冶炼,铁水占所述冶炼原料的重量百分比>80%;
所述LF炉精炼工序中,采用低铝低钛合金对钢液进行合金化处理;
所述真空精炼工序中,精炼炉进行真空处理后,对钢液进行软搅拌,软搅拌的时间≥25min。
3.根据权利要求1所述的弹簧用盘条的生产方法,其特征在于,所述开坯工序中,将连铸坯在加热炉中加热后进行开坯,加热炉温度≥1250℃,在炉时间≥200min。
4.根据权利要求1所述的弹簧用盘条的生产方法,其特征在于,所述高线连轧工序中,将中间坯轧制成直径为5.5~17mm的盘条。
5.一种弹簧用盘条,其特征在于,所述盘条采用权利要求1~4任一所述的生产方法制备而成。
6.根据权利要求5所述的弹簧用盘条,其特征在于,所述盘条的抗拉强度为950~1150MPa,断面收缩率≥50%。
7.根据权利要求5所述的弹簧用盘条,其特征在于,所述盘条在GB1T10561标准下的A类、B类、C类、D类夹杂物均≤1.0级。
8.根据权利要求5所述的弹簧用盘条,其特征在于,所述盘条的金相组织为:
95~100%的贝氏体和珠光体;
0~5%的铁素体。
9.根据权利要求5所述的弹簧用盘条,其特征在于,所述盘条的表面裂纹最大深度≤30μm,脱碳层的最大深度≤30μm。
10.一种2000MPa级弹簧用盘条,其特征在于,所述盘条的化学成分以质量百分比计为:C:0.53~0.57%,Si:1.51~1.59%,Mn:0.65~0.72%,Cr:0.63~0.7%,Cu:0.01~0.1%,Ni:0.01~0.1%,Mo:0.01~0.05%,Nb:0.01~0.05%,S≤0.005%,O≤0.002%,Ti≤0.001%,N≤0.002%,余量为Fe及不可避免的杂质;所述盘条的直径为5.5~17mm,抗拉强度为950~1150MPa,断面收缩率≥50%,表面裂纹最大深度≤30μm,脱碳层的最大深度≤30μm,在GB1T10561标准下的A类、B类、C类、D类夹杂物均≤1.0级,且金相组织为95~100%的贝氏体和珠光体+0~5%的铁素体。
CN202110024301.8A 2021-01-08 2021-01-08 2000MPa级弹簧用盘条及其生产方法 Pending CN112853220A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110024301.8A CN112853220A (zh) 2021-01-08 2021-01-08 2000MPa级弹簧用盘条及其生产方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110024301.8A CN112853220A (zh) 2021-01-08 2021-01-08 2000MPa级弹簧用盘条及其生产方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112853220A true CN112853220A (zh) 2021-05-28

Family

ID=76005562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110024301.8A Pending CN112853220A (zh) 2021-01-08 2021-01-08 2000MPa级弹簧用盘条及其生产方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112853220A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114410896A (zh) * 2022-01-27 2022-04-29 北京科技大学 超高强中碳弹簧钢和热处理工艺及高速列车转向架弹簧
CN114807728A (zh) * 2022-06-30 2022-07-29 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 2100MPa级弹簧钢丝及其生产方法
CN114959448A (zh) * 2022-04-21 2022-08-30 中天钢铁集团有限公司 一种1900MPa级悬架弹簧用钢的高效生产方法
CN115074604A (zh) * 2022-08-11 2022-09-20 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 弹簧钢线材及其生产方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08176737A (ja) * 1994-12-21 1996-07-09 Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd 低脱炭性ばね用鋼
CN103045935A (zh) * 2012-12-14 2013-04-17 天津钢铁集团有限公司 一种弹簧钢盘条表面脱碳和铁素体分布的控制方法
CN106062229A (zh) * 2014-02-28 2016-10-26 株式会社神户制钢所 高强度弹簧用轧制材和高强度弹簧用钢丝
CN108350537A (zh) * 2015-09-04 2018-07-31 新日铁住金株式会社 弹簧用钢线及弹簧
CN108396238A (zh) * 2017-02-05 2018-08-14 鞍钢股份有限公司 一种1860MPa级耐腐蚀钢绞线用盘条及其生产方法
CN109487162A (zh) * 2018-12-13 2019-03-19 邢台钢铁有限责任公司 一种超重荷重模具弹簧用弹簧钢热轧盘条及其生产方法
CN110719967A (zh) * 2017-06-15 2020-01-21 日本制铁株式会社 弹簧钢用轧制线材
CN111164230A (zh) * 2017-09-29 2020-05-15 株式会社Posco 耐腐蚀疲劳性能优异的弹簧用线材、钢丝及其制造方法
CN111748739A (zh) * 2020-06-29 2020-10-09 马鞍山钢铁股份有限公司 一种抗拉强度>2100MPa耐热弹簧钢及其生产方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08176737A (ja) * 1994-12-21 1996-07-09 Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd 低脱炭性ばね用鋼
CN103045935A (zh) * 2012-12-14 2013-04-17 天津钢铁集团有限公司 一种弹簧钢盘条表面脱碳和铁素体分布的控制方法
CN106062229A (zh) * 2014-02-28 2016-10-26 株式会社神户制钢所 高强度弹簧用轧制材和高强度弹簧用钢丝
CN108350537A (zh) * 2015-09-04 2018-07-31 新日铁住金株式会社 弹簧用钢线及弹簧
CN108396238A (zh) * 2017-02-05 2018-08-14 鞍钢股份有限公司 一种1860MPa级耐腐蚀钢绞线用盘条及其生产方法
CN110719967A (zh) * 2017-06-15 2020-01-21 日本制铁株式会社 弹簧钢用轧制线材
CN111164230A (zh) * 2017-09-29 2020-05-15 株式会社Posco 耐腐蚀疲劳性能优异的弹簧用线材、钢丝及其制造方法
CN109487162A (zh) * 2018-12-13 2019-03-19 邢台钢铁有限责任公司 一种超重荷重模具弹簧用弹簧钢热轧盘条及其生产方法
CN111748739A (zh) * 2020-06-29 2020-10-09 马鞍山钢铁股份有限公司 一种抗拉强度>2100MPa耐热弹簧钢及其生产方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114410896A (zh) * 2022-01-27 2022-04-29 北京科技大学 超高强中碳弹簧钢和热处理工艺及高速列车转向架弹簧
CN114410896B (zh) * 2022-01-27 2022-10-21 北京科技大学 超高强中碳弹簧钢和热处理工艺及高速列车转向架弹簧
CN114959448A (zh) * 2022-04-21 2022-08-30 中天钢铁集团有限公司 一种1900MPa级悬架弹簧用钢的高效生产方法
CN114959448B (zh) * 2022-04-21 2023-03-10 中天钢铁集团有限公司 一种1900MPa级悬架弹簧用钢的高效生产方法
CN114807728A (zh) * 2022-06-30 2022-07-29 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 2100MPa级弹簧钢丝及其生产方法
CN114807728B (zh) * 2022-06-30 2022-11-18 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 2100MPa级弹簧钢丝及其生产方法
CN115074604A (zh) * 2022-08-11 2022-09-20 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 弹簧钢线材及其生产方法
CN115074604B (zh) * 2022-08-11 2023-01-31 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 弹簧钢线材及其生产方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101787493B (zh) 一种新型高强度耐疲劳无脱碳合金弹簧钢及其钢丝制备方法
CN112853220A (zh) 2000MPa级弹簧用盘条及其生产方法
CN111441000A (zh) 一种屈服强度690MPa级低屈强比高强钢板及其制造方法
CN105624564A (zh) 一种精细钢帘线拉拔加工性能优的高碳钢线材及制造方法
CN111748739B (zh) 一种抗拉强度>2100MPa耐热弹簧钢及其生产方法
CN110791715A (zh) 一种含铌钛耐大气腐蚀14.9级高强度螺栓用钢及其生产方法
CN109811266A (zh) 一种抗拉强度≥2000MPa的耐蚀弹簧用钢及其生产方法
CN109735765B (zh) 一种大规格、超细晶、高强韧性弹簧钢及其生产方法
CN101880822B (zh) 用于客运钢轨的热轧高韧性碳素钢
CN110938732A (zh) 一种含钛耐大气腐蚀14.9级高强度螺栓用钢及其生产方法
CN109957728B (zh) 一种800MPa级紧固件用耐候冷镦钢盘条及其生产方法
CN109913767A (zh) 一种抗拉强度≥2100MPa的耐蚀弹簧用钢及其生产方法
CN114672730A (zh) 一种客货混运铁路用耐滚动接触疲劳钢轨及其生产方法
CN114134431B (zh) 一种方坯连铸连轧2000Mpa级高强高韧高淬透性弹簧钢及其制造方法
CN111893401A (zh) 高加载应力下抗sscc性能优良l450ms管线钢及其制造方法
CN114807728B (zh) 2100MPa级弹簧钢丝及其生产方法
CN113355595B (zh) 一种大规格高强度预应力钢、制备工艺及其应用
CN114807773A (zh) 一种高力学性能风力发电机轴用钢及其制备工艺
CN111321346B (zh) 一种具有优异耐氢致延迟断裂性能的超高强度弹簧钢及其生产方法
CN111876679B (zh) 铬钒系热轧钢盘条及其制备方法、以及钢丝和手工具的制备方法
CN109881100A (zh) 一种抗拉强度≥2000MPa的耐蚀弹簧用钢及其生产方法
CN109735771A (zh) 一种具有优良疲劳性能和耐蚀性能的高强度弹簧用钢及其生产方法
CN111334708B (zh) 一种抗拉强度≥2250MPa且疲劳性能优异的高强度弹簧钢及其生产方法
CN115386791B (zh) 一种微合金化高强度可焊接复合稳定杆扭簧用扁钢及其制造方法
JP3428282B2 (ja) 高周波焼入用の歯車用鋼材およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination