CN112877591B

CN112877591B - 一种高强韧五金工具及链条用钢及其制造方法

Info

Publication number: CN112877591B
Application number: CN201911201487.9A
Authority: CN
Inventors: 孟庆格; 范勇斐; 戴竞舸; 汪晨; 葛红洲
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2023-04-07
Anticipated expiration: 2039-11-29
Also published as: CN112877591A

Abstract

一种高强韧五金工具及链条用钢及其制造方法，其成分质量百分比为：C：0.55～0.68％，Si：0.12～0.28％，Mn：0.25～0.55％，P：≤0.01％，S：≤0.012％，Al：0.001～0.02％，Cu：0.001～0.1％，Ni：0.001～0.3％，Cr：0.2～0.9％，Mo：0.001～0.1％，V：0.0001～0.01％，N：0.0001～0.01％，Nb：0.005～0.05％，Ti：0.001～0.01％，其余为Fe和其他不可避免的杂质，且，Nb+2V+2Ti＝0.03～0.15，5Mo≤Cr。本发明所述钢具有高布氏硬度，高球化率，高厚度精度和低表面粗糙度，适用于链条钢快速高频切割的使用工况，解决用户生产稳定差等问题；此外，结合合适的退火工艺，可以降低退火时间，降低冷轧退火工序能耗，降低生产成本。

Description

一种高强韧五金工具及链条用钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及链条用钢，尤其涉及一种高强韧五金工具及链条用钢及其制造方法，该钢用于五金工具、链锯导板、链锯切割链条和发动机、自行车传动链条等。

背景技术

五金工具包括各种手动、电动、气动、切割工具、农用工具、测量工具、切削工具、刀具、模具、刃具、量具等。

中高碳钢的合金含量逐步提高，相继开发了刀模锯片、精冲用钢、耐热结构钢、弹簧钢等系列产品，广泛应用于锯片基体制造、汽车零部件、工程机械、锅炉、化工能源等领域。

美国专利US20120114519给出了一种冷轧碳钢，其中C：0.63～0.85％，Si≤0.40％，Mn：0.20～0.90％，P≤0.035％，S≤0.035％，Al≤0.060％，Cr≤0.40％，N：0.003～0.030％，另外还含有至少一种微合金元素，含量≤0.12％，可能的微合金化元素是Ti，Nb，V和Zr，其余为钢铁生产相关的残余物。本发明的碳钢冷轧成具有较高压下率的卷材带钢，特别可以用作卷簧或其它具有弹簧性能的部件的材料。

中国专利CN00800083.2公开了一种机械结构用钢材，含有按质量C：0.05～0.55％、Si：0.50～2.5％、Mn：0.01～2.00％、P≤0.035％、S：0.005～0.2％、N≤0.0150％，同时根据需要含有Cu、Ni、Cr、Mo、V、Nb、Ti、B、Al、Bi、Ca、Pb、Te、Nd、Se，满足-23C+Si(5-2Si)-4Mn+104S-3Cr-9V+10≥0、3.2C+0.8Mn+5.2S+0.5Cr-120N+2.6Pb+4.1Bi-0.001α²+0.13α≥3.0，其余为由Fe和杂质构成的化学组成，组织中的10～80％为铁氧体相、HV硬度为160～350。在上式中的α表示按组织的铁氧体相的面积比例。如果机械结构部件以上述机械结构用钢材为原材料，能比较容易经切削加工制造。

中国专利CN201380005100.7给出了一种钢，其工艺为依次实施(加热至超过AC1点且低于AC3点的温度后冷却)、(再加热至AC3点以上的温度、骤冷进行淬火)以及(在AC1点以下的温度下回火)的工序，所述化学组成为：C：0.15～0.65％、Si：0.05～0.5％、Mn：0.1～1.5％、Cr：0.2～1.5％、Mo：0.1～2.5％、Ti：0.005～0.50％以及Al：0.001～0.50％；还有Nb：≤0.4％、V≤0.5％、B≤0.01％、Ca≤0.005％、Mg≤0.005％以及REM：≤0.005％中的1种及以上元素；余量由Fe和杂质组成，杂质元素中Ni≤0.1％、P≤0.04％、S≤0.01％、N≤0.01％、O≤0.01％。

中国专利CN201380041050.8公开了在高频淬火后显示优异的转动疲劳寿命的高频淬火用钢材。该高频淬火用钢材具有如下的化学组成：按质量％计含有C：0.4～0.6％、Si：0.03～1.0％、Mn：0.2～2.0％、P：0.05％以下、S：低于0.010％、Cr：0.05～0.50％、Al：0.01～0.10％、Ca：0.0003～0.0030％、O：0.0030％以下、N：0.003～0.030％、Cu：0～1.0％、Ni：0～3.0％、Mo：0～0.15％、V：0～0.30％、Nb：0～0.10％、B：0～0.0030％、和Ti：0～0.10％，余量由Fe和杂质构成，且满足式(1)和式(2)；0.7≤Ca/O≤2.0···(1)；Ca/O≥1250S-5.8···(2)；其中，式(1)和式(2)中的元素符号代入对应的元素的含量(质量％)。

中国专利CN201680060393.2公开了一种机械结构用钢，其化学成分以质量％计包含C：0.40～0.70％、Si：0.15～3.00％、Mn：0.30～2.00％、Cr：0.01～0.50％、S：0.003～0.070％、Bi：0.0001～0.0050％、N：0.0030～0.0075％、Al：0.003～0.100％、P：0.050％以下，根据需要包含B、Mo、Ni、Cu、Ca、Mg、Zr、Rem、Ti、Nb、V、Sb、Te、及Pb，剩余部分包含Fe及杂质，满足290×C+50×Si+430≥620及d+3σ≤20，在与长度方向平行的截面中，当量圆直径低于2.0μm的MnS的存在密度为300个/mm²以上。

中国专利CN201580021115.1公开了一种要求疲劳强度、韧性、冷加工时的延展性的弹簧钢。对于本实施方式的弹簧钢，具有如下的化学组成：以质量％计含有C：0.4～0.7％、Si：1.1～3.0％、Mn：0.3～1.5％、P：≤0.03％、S：≤0.05％、Al：0.01～0.05％、稀土元素：0.0001～0.002％、N：≤0.015％、O：≤0.0030％、Ti：0.02～0.1％，作为任意元素含有Ca、Cr、Mo、W、V、Nb、Ni、Cu、及B，余量为Fe及杂质。弹簧钢中，等效圆直径为5μm以上的氧化物系夹杂物的个数为0.2个/mm²以下，所述氧化物系夹杂物为：Al系氧化物，含有REM、O及Al的复合氧化物，及含有REM、O、S及Al的复合氧硫化物中的任意氧化物系夹杂物。进而，氧化物系夹杂物的等效圆直径的最大值为40μm以下。

中国专利CN201580067454.3公开了一种可以稳定地得到高强度和优异的耐SSC性的油井管用低合金钢。油井管用低合金钢的化学组成以质量％计含有：C：0.45～0.65％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.10～1.00％、P：0.020％以下、S：≤0.0020％、Cu：≤0.1％、Cr：0.40～1.50％、Ni：≤0.1％、Mo：0.50～2.50％、Ti：≤0.01％、V：0.05～0.25％、Nb：0.005～0.20％、Al：0.010～0.100％、B：≤0.0005％、Ca：0～0.003％、O：≤0.01％、N：≤0.007％等，组织由回火马氏体和以体积分率计低于2％的残留奥氏体构成，晶粒度编号为9.0以上，具有50μm以上粒径的碳化物系夹杂物的数密度为10个/100mm²以下，屈服强度为965MPa以上。

中国专利CN200680047427.0公开了一种弹簧钢，其具有在空气中和在腐蚀条件下的高抗疲劳性并且具有高的循环减退抗力，所述弹簧钢具有下列以重量百分比计的组成：C：0.45～0.70％，Si：1.65～2.50％，Mn：0.20～0.75％，Cr：0.60～2％，Ni：0.15～1％，Mo：≤1％，V：0.003～0.8％，Cu：0.10～1％，Ti：0.020～0.2％，Nb：≤0.2％，Al：0.002～0.050％，P：≤0.015％，S：≤0.015％，O：≤0.0020％，N：0.0020～0.0110％，余量是铁以及由炼钢工艺所产生的杂质，其中碳当量Ceq含量在0.80和1.00％之间：Ceq％＝[C％]+0.12[Si％]+0.17[Mn％]-0.1[Ni％]+0.13[Cr％]-0.24[V％]，并且所述弹簧钢在淬火和回火之后的硬度大于或等于55HRC。

以上专利其成分设计思路主要提高C含量和微合金元素来提高材料的强度、韧性、延展性等普通力学性能，其中大部分用于弹簧钢，未对链条钢快速高频切割的使用工况进行分析，对于C、Mn比及Cr、Mo、Nb、V、Ti等碳化物形成元素含量及碳化物形态，合适的球化退火工艺等均没有进行进一步要求，并不适用于链条钢高厚度精度、高表面质量的要求，使用寿命不佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强韧五金工具及链条用钢及其制造方法，所述高强韧五金工具及链条用钢的高布氏硬度(≥70HRB)可以提高其切割能力，高球化率(≥85％)可以保证后续热处理性能，高厚度精度(±35μm以内)和低表面粗糙度(Ra≤0.9μm)可以提高零件匹配性能，综合以上性能才能适用于链条钢快速高频切割的使用工况，从而提高链条钢的使用寿命，解决用户生产稳定差等问题；此外，结合合适的退火工艺，可以降低退火时间，降低冷轧退火工序能耗，降低生产成本。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

本发明主要通过中碳低锰成分锁定冷轧成品强度与硬度范围，添加适量的Nb、V、Mo、Ti等微合金元素以及通过合适的退火工艺，改善碳化物种类、含量和形态，得到最终球化组织，从而达到较高的的强度、硬度、良好的成型性能以及后续热处理工艺性能；另外配合合适的精轧工艺能有效提高表面粗糙度与厚度精度，提高零件匹配性能，从而解决了现有中高碳钢在链条使用寿命不佳，用户生产稳定差等问题。

与此同时，通过使用合适的退火工艺，可以在保证球化率的前提下，大大缩短退火时间，降低生产成本。

具体的，本发明所述的一种高强韧五金工具及链条用钢，其成分质量百分比为：C：0.55～0.68％，Si：0.12～0.28％，Mn：0.25～0.55％，P：≤0.01％，S：≤0.012％，Al：0.001～0.02％，Cu：0.001～0.1％，Ni：0.001～0.3％，Cr：0.2～0.9％，Mo：0.001～0.1％，V：0.0001～0.01％，N：0.0001～0.01％，Nb：0.005～0.05％，Ti：0.001～0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质，且，Nb+2V+2Ti＝0.03～0.15，5Mo≤Cr。

进一步，还包含Ce、Hf、La、Re、Sc和Y中至少一种，这些元素的总含量≤1％，以重量百分比计。

本发明所述的高强韧五金工具及链条用钢的热轧微观组织为珠光体+铁素体，冷轧退火后微观组织为在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物。所述球状或颗粒状碳化物为Nb、Ti、V、Mo、Cr的复合碳化物颗粒。

本发明所述高强韧五金工具及链条用钢的抗拉强度≥500MPa，屈服强度≥300MPa，均匀延伸率≥18％，布氏硬度≥70HRB，球化率≥85％，厚度精度±35μm以内，表面粗糙度Ra≤0.9μm。

在本发明所述的五金工具用链条钢的成分设计中：

碳：碳是决定钢的强度的主要因素。钢中碳含量增加时，强度升高，塑性和韧性降低。当钢中有形成稳定碳化物的元素铌、钛、钒、钼、钨等时，其屈服强度的提高更为显著。随着钢中含碳量的增加，焊接性能显著下降，还会增加钢的冷脆性和时效敏感性，降低钢的抗大气腐蚀能力。通常，中高碳工具钢碳含量控制在0.62～0.82％之间，但本发明考虑Cr、Nb、V、Mo、Ti的微合金强化，以及碳锰比的影响，也为了更好的板带材料冷轧可制造性，降低C含量，C含量设计为0.55～0.68％。

硅：硅进入铁素体中起固溶强化作用。硅可显著提高抗拉强度和较小程度上提高屈服点，而塑性、韧性有所下降，硅含量过高时会使冷脆转变温度提高。硅也提高钢的时效敏感性。也能提高抗腐蚀能力和抗高温氧化能力。当其含量大于0.6％时，会使碳在奥氏体中溶解度降低，进而促使碳化物在晶界的析出，增加了钢的热裂倾向，影响钢的表面性能。因此，本发明硅含量设计为0.12～0.28％。

锰：锰大部分溶入铁素体中，对合金相区的扩大、奥氏体组织的稳定有很大的影响，可以使铁素体强化，从而提高屈服点和抗拉强度。锰在0.8～1.0％以下时，几乎不降低钢的塑性和韧性，但当锰含量超过1％时，在强化的同时塑性、韧性下降。因此Mn含量控制区间为0.25～0.55％。

磷：磷的强化作用仅次于碳，使屈服点和屈强比都显著升高，但剧烈地使塑性和韧性(特别是低温韧性)恶化。在奥氏体中的溶解度很小，通常是和铁、锰等产生共晶磷化物，且在晶界析出，容易引起材料的热裂。磷还具有促进锰、碳元素偏析的作用，此外，磷对焊接性能有不利影响。因次应尽量降低磷含量。本发明磷含量控制在0.01％以下。

硫：硫也是有害元素，硫会使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹，不利于链条钢表面质量。另外，硫对焊接性能也有不利影响。因此应尽量降低硫含量。本发明硫含量控制在0.012％以下。

铝：铝是钢中常用的脱氧剂。加入少量的铝，可细化晶粒，改善韧性，减小时效敏感性；加入大量的铝，有一定的固溶强化作用，但塑性、韧性显著下降，冷加工工艺性能和可焊性变坏。铝可显著提高钢的抗腐蚀性能，特别是与钼、铜、硅、铬等元素配合使用时效果更好，但铝较高时使钢的浇注困难，表面不良。本发明铝含量设计为0.001～0.02％。

铜：能提高钢中奥氏体的稳定性，从而提高可淬性和淬透性；也有强化铁素体的作用。但是铜含量较高时将导致热脆性，从而使热轧困难，一般低合金钢铜含量≤0.2％，但本发明注重钢的表面质量，因此本发明铜含量设计为0.001～0.1％以下。

镍：镍能提高钢的强度、韧性和良好的淬透性。一方面提高钢的强度，一方面降低钢的韧脆转变温度，将韧性保持较高水平。但是Ni不能提高铁素体的蠕变抗力，相反会使珠光体马氏体热脆性增大。因此，本发明Ni设计为0.001～0.3％。

铬：铬能提高钢的硬度、强度、屈服点和高耐磨性，而且对塑性和韧性影响不大。Cr是中等碳化物形成元素，形成的铬碳化物是最细小的一种，可均匀分布在钢中，在与Nb、V、Mo、Ti等微元素配合，形成符合碳化物时，有效提高钢的硬度、强度、屈服点和高耐磨性。因此本发明Cr控制在0.2～0.9％之间。

钼：钼对提高钢的强度有显著的效果，特别是有利于提高热强性能。但钢的塑性、韧性有所下降。钼能大大提高钢的淬透性，促使贝氏体组织的形成，是贝氏体钢的主要合金元素之一。钼还可以消除钢的热脆性和回火脆性，防止渗碳体球状化现象等。钼可以提高钢的抗回火稳定性。钼能提高钢的抗腐蚀能力。M3C型碳化物中，可以溶解一定量的Cr和Mo，形成合金渗碳体如(Fe，Cr，Mo)3C，因此，本发明Mo控制在0.001～0.1％之间，5Mo≤Cr。

钒：钒是强的碳化物和氮化物形成元素，所形成的碳化钒沉淀强化了铁素体和阻碍晶粒长大，因而很有效得提高钢的屈服点和抗拉强度，并能细化晶粒。在适当的轧制工艺或热处理条件下，钒可提高钢的韧性和降低脆性转变温度。钒可减小钢的时效敏感性，增加焊接后的淬硬倾向。本发明V控制在0.0001～0.01％之间。

铌：铌是强的碳化物形成元素，碳化铌沉淀强化了铁素体，细化了晶粒，对屈服点和抗拉强度提高的效果很大，但同时塑性和韧性有所下降。铌对韧性的不利作用，在控制适当的轧制工艺和热处理时可以得到一定程度的改善。铌能提高钢的热强性能。铌可减小钢的时效敏感性，改善钢的焊接性能。本发明Nb控制在0.005～0.05％之间。

钛：钛是强的脱氧剂。加入少量的钛，使屈服点和抗拉强度显著提高，同时塑性稍有降低。加入大量的钛，特别是当钢中含碳量较高以及有其他强化元素存在时，强度迅速上升，塑性和韧性急剧下降。钛使晶粒细化从而改善了韧性。钛可减小钢的时效敏感性。钛是最强的碳化物形成元素，因此可显著提高晶粒长大温度。钛可改善钢的焊接性能和减弱钢在焊接过程中的淬硬倾向。本发明考虑到合金化影响，Ti含量控制在0.001～0.01％之间。

氮：当钢中存在钒、钼、钛、铌等元素时，形成的氮化物有细化晶粒和沉淀强化的效果，可提高钢的强度和耐腐蚀性能，特别是耐局部腐蚀，如耐晶间腐蚀、点腐蚀和缝隙腐蚀，而不明显损害钢的塑性和韧性。本发明中氮含量控制在0.0001～0.01％之间。

在本发明所述的技术方案中，稀土元素包括Ce、Hf、La、Re、Sc和Y，其作为净化剂，具有脱氧和脱硫作用，从而降低氧和硫在晶界的有害影响；此外，稀土元素能很好地改善钢中的夹杂物形态，改善钢的塑性和韧性，对本钢种应用的疲劳工况很有利。

进一步地，在本发明所述的五金工具用链条钢中，其微观组织中会有Nb、Ti、V、Mo、Cr等碳化物颗粒，提高了强度与韧性。并且Nb+2V+2Ti＝0.03～0.15，5Mo≤Cr。

本发明所述的五金工具链条用钢中，其抗拉强度≥500MPa，屈服强度≥300MPa，均匀延伸率≥18％，布氏硬度≥70HRB，球化率≥85％，厚度精度±35μm以内，良好的表面质量，表面粗糙度Ra≤0.9μm。

相较于现有技术中，本发明所述的五金工具用链条钢通过添加适量的Cr，少量的Nb、V、Mo、Ti元素配合，从而形成均匀细小的复合碳化物，有利于细化晶粒、提高强度、耐磨性，改善冲击韧性；此外，通过合适的碳锰含量，调节退火碳化物和固溶碳，兼顾了强度与韧性。

本发明所述的高强韧五金工具及链条用钢的制造方法，其包括如下步骤：

1)冶炼、铸造

按上述成分冶炼，连铸成板坯；

2)热轧

包括粗轧和精轧，板坯加热温度1150～1280℃，板坯终轧温度800～1000℃，卷取温度500～700℃；较低的卷取温度有利于控制晶间氧化深度。

3)冷轧

宽轧机冷轧，控制总压下率为40～70％，钢板宽度为800～1200mm；

4)退火。

优选的，在步骤2)热轧前要求热装热送。

优选的，所述步骤4)退火采用罩式退火，球化退火温度为600～800℃，保温20～40小时，退火总时长约50～70h。

优选的，所述步骤4)退火采用等温式退火，首先以50～80℃/h加热至高于AC3温度以上20～40℃后保温2～6小时，然后以50～110℃/h的冷却速度降低至低于AC1温度以下10～20℃后保温5～10小时，然后以50℃～110℃/h的冷却速度冷至350℃～450℃，最后以20～50℃/h的冷却速度冷至200℃以下，退火总时长约25～45h。

优选的，所述步骤4)退火采用周期退火，首先以50～80℃/h的加热速度加热至高于AC3温度以上30～50℃后保温2～7小时，然后以50～110℃/h的冷却速度降低至低于AC1温度以下10～20℃后保温5～10小时，然后以50～80℃/h的加热速度加热至高于AC3温度以上20℃～40℃后保温1～4小时，然后以50℃～110℃/h的冷却速度冷至350℃～450℃，最后以20～50℃/h的冷却速度冷至200℃以下，退火总时长约25～50h。

三种退火工艺相比较，周期退火的球化效果与退火时间的综合比较最好。

此外，本发明所述五金工具用链条钢的微观组织演化如下：炼钢连铸板坯热送热装热轧，热轧板的主要组织为珠光体和铁素体。在50～70％大压下率的冷轧后退火，获得在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的金相组织，球化率≥85％。在用户处进行调质处理使金相组织转变为回火马氏体组织，可使母材的强度和耐磨性大大提升，特别适用于五金工具用链条等高强耐磨零部件。

本发明具有如下特点：

与现有技术相比，本发明提出了合理的C、Mn、Ni元素比例，降低了Ni含量，增加Cr含量，在合金淬透性不变的情况，提高碳化物含量与形态。同时通过Nb、Ti、Mo、V元素合金化处理，细化晶粒，提高强度，降低合金成本，也适合了五金工具链条钢的使用工况。其中Mo元素主要配合Cr元素固溶于基体和渗碳体中，控制Mo与Cr元素比例5Mo≤Cr。而Nb、Ti、V元素作为强碳化物形成元素，除了固溶强化物，主要形成少量弥散的不易溶解于奥氏体的NbC、VC、TiC等MC型面心立方点阵碳化物，在周期球化工艺过程中充当碳化物析出的形核点。根据复杂碳化物形成比例与合金成本与效用，Nb+2V+2Ti＝0.03～0.15。

本发明通过使用合适的退火工艺，可以在保证球化率的前提下，大大缩短退火时间，降低生产成本；本发明提出了三种适用于链条钢生产的退火工艺：传统罩式退火、等温式退火和周期退火；如采用等温式退火或周期退火工艺，可以在保证球化率的同时，降低退火时间，从而降低了退火工序成本。罩式退火需要退火时间约50～70h，等温式退火需要退火时间约25～45h，周期退火需要退火时间25～50h。其中周期退火的球化效果与退火时间的综合比较最好。

特别是在等温退火工艺和周期退火工艺，将十分有利于碳化物的球化。在本发明中，主要的碳化物形式为M3C型正交晶系点阵的Fe3C和M7C3型三斜交晶系点阵的Cr7C3碳化物，均极易溶于奥氏体中，而少量的NbC、VC、TiC等MC型面心立方点阵强碳化物在钢中的溶解温度较高，一般900℃以上才开始溶于奥氏体中。将温度加热到AC3温度以上30～50℃，可以使大量大块的M3C型和M7C3型碳化物，均极易溶于奥氏体中，仅在基体内残留少量弥散的MC型碳化物成为球化时碳化物的核心，有效完成球化工艺。

附图说明

图1为本发明实施例3的热轧金相组织照片(500倍)；

图2为本发明实施例3的冷轧周期退火金相组织照片(1000倍)。

具体实施方式

下面将结合实施例和附图对本发明做进一步说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。

本发明实施例1～6化学成分参见表1。

实施例1～6具体工艺流程及设计，具体工艺参数参见表2～表4。

工艺流程：

板坯加热温度1150～1280℃，板坯终轧温度800～1000℃，卷取温度500～700℃，冷轧压下率40～70％。

退火工艺：①传统罩式退火。球化退火温度为600～800℃，保温20～40小时。

退火工艺：②等温式退火。首先以50～80℃/h加热至高于AC3温度20～40℃后保温2～6小时，然后以每小时50～110℃的冷却速度降低至低于AC1温度10～20℃后保温5～10小时，然后以每小时50℃～110℃的冷却速度冷至350℃～450℃，最后以每小时20～50℃的冷却速度冷至200℃以下。

退火工艺：③周期退火。首先以每小时50～80℃的加热速度加热至高于AC3温度30～50℃后保温2～7小时，然后以每小时50～110℃的冷却速度降低至低于AC1温度10～20℃后保温5～10小时，然后以每小时50～80℃的加热速度加热至高于AC3温度20℃～40℃后保温1～4小时，然后以每小时50℃～110℃的冷却速度冷至350℃～450℃，最后以每小时20～50℃的冷却速度冷至200℃以下。

性能结果：

上述实施例的力学性能见表5。

本发明热轧板的金相组织为珠光体+铁素体，实施例3热轧金相图参见图1，根据ASTM_E112_2004标准，该钢种的ASTM晶粒度为6.5～8级左右。

本发明冷轧退火板的金相组织为在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物，实施例3周期退火金相图参见图2，退火球化率95％以上。

综上所述，本发明所述高强韧低成本五金工具用链条钢，通过合适的碳锰比以及Mo、V、Nb、Ti的微合金化来优化钢种成分，可以采用传统罩式退火、等温式退火和周期退火，合适的退火工艺可以有效地缩短退火时间，并提高链条钢强韧和降低生产成本，实际工况验证其使用性能有了很大的提高，能有效提高产品在高端链条用钢域的竞争力，扩大产品市场占有率。

需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种高强韧五金工具及链条用钢，其成分质量百分比为：C：0.55～0.68％，Si：0.12～0.28％，Mn：0.25～0.55％，P：≤0.01％，S：≤0.012％，Al：0.001～0.02％，Cu：0.001～0.1％，Ni：0.001～0.3％，Cr：0.2～0.9％，Mo：0.001～0.1％，V：0.0001～0.01％，N：0.0001～0.01％，Nb：0.005～0.05％，Ti：0.001～0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质，且，Nb+2V+2Ti＝0.03～0.15，5Mo≤Cr；

所述的高强韧五金工具及链条用钢的冷轧退火后微观组织为：在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物；所述球状或颗粒状碳化物为Nb、Ti、V、Mo、Cr的复合碳化物颗粒；

所述高强韧五金工具及链条用钢的抗拉强度≥500MPa，屈服强度≥300MPa，均匀延伸率≥18％，布氏硬度≥70HRB，球化率≥85％，厚度精度±35μm以内，表面粗糙度Ra≤0.9μm。

2.如权利要求1所述的高强韧五金工具及链条用钢，其特征在于，还包含Ce、Hf、La、Re、Sc和Y中至少一种，这些元素的总含量≤1％，以重量百分比计。

3.如权利要求1或2所述的高强韧五金工具及链条用钢的制造方法，其特征是，包括如下步骤：

1)冶炼、铸造

按权利要求1或2所述的成分冶炼，连铸成板坯；

2)热轧

包括粗轧和精轧，板坯加热温度1150～1280℃，板坯终轧温度800～1000℃，卷取温度500～700℃；

3)冷轧

宽轧机冷轧，控制总压下率为40～70％％，钢板宽度为800～1200mm；

4)退火

退火采用等温式退火或采用周期退火；其中，

所述等温式退火中，首先50～80℃/h加热至高于AC3温度以上20～40℃后保温2～6小时，然后以50～110℃/h的冷却速度降低至低于AC1温度以下10～20℃后保温5～10小时，然后以50℃～110℃/h的冷却速度冷至350℃～450℃，最后以20～50℃/h的冷却速度冷至200℃以下；

所述周期退火中，首先以50～80℃/h的加热速度加热至高于AC3温度以上30～50℃后保温2～7小时，然后以50～110℃/h的冷却速度降低至低于AC1温度以下10～20℃后保温5～10小时，然后以50～80℃/h的加热速度加热至高于AC3温度以上20℃～40℃后保温1～4小时，然后以50℃～110℃/h的冷却速度冷至350℃～450℃，最后以20～50℃/h的冷却速度冷至200℃以下。

4.如权利要求3所述的高强韧五金工具及链条用钢的制造方法，其特征是，在步骤2)热轧前要求热装热送。