CN113430463B - 一种中碳含硼非调质钢材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种中碳含硼非调质钢材及其制备方法,所述中碳含硼非调质钢材中以质量百分含量计包括:C 0.37‑0.42%,Si 0.17‑0.37%,Mn 1.4‑1.7%,Cr0.2‑0.6%,B 0.0008‑0.0035%,Ti 0.015‑0.045%,P≤0.025%,S≤0.035%,余量为Fe及不可避免的杂质。本发明提供的钢材通过对钢材组分的设计,使得得到的汽车半轴用钢可以不进行调质即可使用,可以具有良好的使用性能,热轧后钢材的抗拉强度为760‑880MPa,屈服强度≥460MPa。同时通过和轧制工艺的配合,可以更进一步地强化所得合金的性能,使得钢材的晶粒显著细化。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢领域,具体涉及一种中碳含硼非调质钢材及其制备方法。
背景技术
目前,随着近几年汽车行业的快速发展,绿色钢材非调钢在汽车领域得到了广泛的应用。非调质钢通过微合金化、控轧(锻)、控冷等强韧方法,不经调制工艺却能具有调质钢性能的“绿色”钢材,具有省时、省工、低成本的优势。非调质钢主要品种有:F40MnVS、F45MnVS、38MnVS6、C70S6等品种,广泛应用于曲轴、连杆、转向节、万向节等重要汽车零部件。
汽车半轴是差速器与驱动轮之间传递扭矩的实心轴,其内端一般通过花键与半轴齿轮连接,外端与轮毂连接。汽车半轴是汽车重要传力部件,不仅要传递来自发动机的扭矩,还要承受车轮上作用的垂直力、侧向力以及牵引力和制动力所形成的纵向力,是汽车上易损部件之一。
如CN202242797U公开了一种汽车半轴,主要解决了现有汽车半轴毛坯锻造设备庞大复杂、热处理变形大、加工时容易致废、零件消耗材料多、成本高、自重大、汽车整车油耗增加的问题。该汽车半轴包括依次连接的半轴头部、中间杆部及半轴尾部。可依据产品各部位的不同强度要求采用不同的材料,相同的成本会使强度更高;并且由于汽车半轴受力为扭转,采用和实心汽车半轴同样牌号的材料,强度相同,传递扭矩相同;同时本实用新型还可在汽车半轴组合前各部分开热处理,再进行组合;其热变形小,加工时不易致废;零件消耗材料少,且成本低;自重轻,可减轻汽车整车自重,降低汽车整车油耗。
CN109536829A公开了一种汽车半轴套用无缝钢管及其生产方法。按重量百分比计算,包括如下组分:C、0.42-0.49%,Si、0.17-0.37%,Mn、1.40-1.80%,P≤0.030%,S≤0.030%,Cr≤0.25%,Mo≤0.10%,Cu≤0.20%,Ni≤0.30%。通过降C、提Mn、加Cr等来提高强度、硬度、韧性及耐磨性,同时通过降低P、S含量,提升钢质纯净度,减少钢的热脆、冷脆,提高钢的塑性、韧性。相对于现有技术而言具有的优点是:通过对汽车半轴套管化学成分优化调整,确保钢管硬度均匀性。
目前国内汽车半轴用钢仍以40Cr、42CrMo、40MnBH等调质钢,非调钢由于性能较差在汽车半轴用钢领域应用仍处于空白状态。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种中碳含硼非调质钢材及其制备方法,本发明提供的钢材通过对钢材组分的设计,使得得到的汽车半轴用钢可以不进行调质即可使用,可以具有良好的使用性能,热轧后钢材的抗拉强度为760-880MPa,屈服强度≥460MPa。同时通过和轧制工艺的配合,可以更进一步地强化所得合金的性能,使得钢材的晶粒显著细化,晶粒的粒径可达7-7.5级。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种中碳含硼非调质钢材,所述中碳含硼非调质钢材中以质量百分含量计包括:
C 0.37-0.42%,Si 0.17-0.37%,Mn 1.4-1.7%,Cr 0.2-0.6%,B 0.0008-0.0035%,Ti 0.015-0.045%,P≤0.025%,S≤0.035%,余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明提供的钢材通过对钢材组分的设计,使得得到的汽车半轴用钢可以不进行调质即可使用,可以具有良好的使用性能,热轧后钢材的抗拉强度为760-880MPa,屈服强度≥460MPa。同时通过和轧制工艺的配合,可以更进一步地强化所得合金的性能,使得钢材的晶粒显著细化,晶粒的粒径可达7-7.5级。
本发明中,所述中碳含硼非调质钢材中C以质量百分含量计0.37-0.42%,例如可以是0.37%、0.38%、0.39%、0.4%、0.41%或0.42%等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的组合同样适用。
本发明中,所述中碳含硼非调质钢材中Si以质量百分含量计为0.17-0.37%,例如可以是0.17%、0.18%、0.2%、0.22%、0.24%、0.26%、0.28%、0.3%、0.32%、0.34%、0.36%或0.37%等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的组合同样适用。
本发明中,所述中碳含硼非调质钢材中Mn以质量百分含量计为1.4-1.7%,例如可以是1.4%、1.5%、1.6%或1.7%等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的组合同样适用。
本发明中,所述中碳含硼非调质钢材中Cr以质量百分含量计为0.2-0.6%,例如可以是0.2%、0.3%、0.4%、0.5%或0.6%等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的组合同样适用。
本发明中,所述中碳含硼非调质钢材中B以质量百分含量计0.0008-0.0035%,例如可以是0.0008%、0.001%、0.0012%、0.0014%、0.0016%、0.0018%、0.002%、0.0022%、0.0024%、0.0026%、0.0028%、0.003%、0.0032%、0.0034%或0.0035%等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的组合同样适用。
本发明中,所述中碳含硼非调质钢材中Ti以质量百分含量计为0.015-0.045%,例如可以是0.015%、0.02%、0.025%、0.03%、0.035%、0.04%或0.045%等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的组合同样适用。
本发明中,所述中碳含硼非调质钢材中P以质量百分含量≤0.025%,例如可以是0.025%、0.02%、0.015%、0.01%或0.005%等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的组合同样适用。
本发明中,所述中碳含硼非调质钢材中S以质量百分含量≤0.035%、例如可以是0.035%、0.03%、0.025%、0.02%、0.015%或0.01%等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的组合同样适用。
第二方面,本发明提供了如第一方面所述钢材的制备方法,所述制备方法包括:
将高炉铁水依次经进行转炉冶炼、LF精炼、VD真空、连铸、加热及轧制得到所述钢材;
所述VD真空中加入钛和硼进行微合金化;所述加热包括加热段和均热段;所述轧制包括依次进行的初轧、精轧和终轧。
作为本发明优选的技术方案,所述加热段的温度为1140-1220℃,例如可以是1140℃、1145℃、1150℃、1155℃、1160℃、1165℃、1170℃、1175℃、1180℃、1185℃、1190℃、1195℃、1200℃、1205℃、1210℃、1215℃或1220℃等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的组合同样适用。
优选地,所述加热段的保持时间≥60min,例如可以是60min、65min、70min、75min或80min等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的组合同样适用。
作为本发明优选的技术方案,所述均热段的温度为1120-1200℃,例如可以是1120℃、1130℃、1140℃、1150℃、1160℃、1170℃、1180℃、1190℃或1200℃等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的组合同样适用。
优选地,所述均热段的保持时间≥50min,例如可以是50min、55min、60min、65min、70min或75min等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的组合同样适用。
作为本发明优选的技术方案,所述加热的时间为200-260min,例如可以是200min、210min、220min、230min、240min、250min或260min等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的组合同样适用。
作为本发明优选的技术方案,所述初轧的温度为1050-1100℃,例如可以是1050℃、1060℃、1070℃、1080℃、1090℃或1100℃等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的组合同样适用。
作为本发明优选的技术方案,所述精轧中冷却水的压力为1-2MPa,例如可以是1MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa、1.5MPa、1.6MPa、1.7MPa、1.8MPa、1.9MPa或2MPa等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的组合同样适用。
优选地,所述精轧中冷却水的流量为120-130m3/h,例如可以是120m3/h、121m3/h、122m3/h、123m3/h、124m3/h、125m3/h、126m3/h、127m3/h、128m3/h、129m3/h或130m3/h等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的组合同样适用。
本发明中,精轧中冷却水的压力和流量为穿水水箱中的控制参数,即为控制穿水水箱中的冷却水的压力和流量。
作为本发明优选的技术方案,所述终轧中采用KOCKS轧机进行。
优选地,所述终轧中轧机入口温度为840-860℃,例如可以是840℃、842℃、844℃、846℃、848℃、850℃、852℃、854℃、856℃、858℃或856℃等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的组合同样适用。
作为本发明优选的技术方案,所述轧制后上冷床的温度为780-820℃,例如可以是780℃、785℃、790℃、795℃、800℃、805℃、810℃、815℃或820℃等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的组合同样适用。
作为本发明优选的技术方案,所述制备方法包括:
将高炉铁水依次经进行转炉冶炼、LF精炼、VD真空、连铸、加热及轧制得到所述钢材;
所述VD真空中加入钛和硼进行微合金化;
所述加热包括加热段和均热段;所述加热段的温度为1140-1220℃;所述加热段的保持时间≥60min;所述均热段的温度为1120-1200℃;所述均热段的保持时间≥50min;所述加热的时间为200-260min;
所述轧制包括依次进行的初轧、精轧和终轧;所述初轧的温度为1050-1100℃;所述精轧中冷却水的压力为1-2MPa;所述精轧中冷却水的流量为120-130m3/h;所述终轧中采用KOCKS轧机进行;所述终轧中轧机入口温度为840-860℃;所述轧制后上冷床的温度为780-820℃。
本发明中,未做说明的控制过程采用现有技术中的控制方式即可。
与现有技术方案相比,本发明至少具有以下有益效果:
本发明提供的钢材通过对钢材组分的设计,使得得到的汽车半轴用钢可以不进行调质即可使用,可以具有良好的使用性能,热轧后钢材的抗拉强度为760-880MPa,屈服强度≥460MPa。同时通过和轧制工艺的配合,可以更进一步地强化所得合金的性能,使得钢材的晶粒显著细化,晶粒的粒径可达7-7.5级。
具体实施方式
为更好地说明本发明,便于理解本发明的技术方案,本发明的典型但非限制性的实施例如下:
实施例1
本实施例提供一种中碳含硼非调质钢材,所述中碳含硼非调质钢材中以质量百分含量计包括:
C 0.4%,Si 0.3%,Mn 1.55%,Cr 0.4%,B 0.002%,Ti 0.03%,P 0.025%,S0.035%,余量为Fe及不可避免的杂质。
采用下述方法进行制备:
所述制备方法包括:
将高炉铁水依次经进行转炉冶炼、LF精炼、VD真空、连铸、加热及轧制得到所述钢材;
所述VD真空中加入钛和硼进行微合金化;
所述加热包括加热段和均热段;所述加热段的温度为1180℃;所述加热段的保持时间为120min;所述均热段的温度为1160℃;所述均热段的保持时间为110min;所述加热的时间为230min;
所述轧制包括依次进行的初轧、精轧和终轧;所述初轧的温度为1075℃;所述精轧中冷却水的压力为1.5MPa;所述精轧中冷却水的流量为125m3/h;所述终轧中采用KOCKS轧机进行;所述终轧中轧机入口温度为850℃;所述轧制后上冷床的温度为800℃。
所得非调质汽车半轴钢的性能详见表1。
实施例2
本实施例提供一种中碳含硼非调质钢材,所述中碳含硼非调质钢材中以质量百分含量计包括:
C 0.37%,Si 0.17%,Mn 1.4%,Cr 0.2%,B 0.0008%,Ti 0.015%,P 0.005%,S 0.005%,余量为Fe及不可避免的杂质。
采用下述方法进行制备:
所述制备方法包括:
将高炉铁水依次经进行转炉冶炼、LF精炼、VD真空、连铸、加热及轧制得到所述钢材;
所述VD真空中加入钛和硼进行微合金化;
所述加热包括加热段和均热段;所述加热段的温度为1140℃;所述加热段的保持时间160min;所述均热段的温度为1120℃;所述均热段的保持时间100min;所述加热的时间为260min;
所述轧制包括依次进行的初轧、精轧和终轧;所述初轧的温度为1050℃;所述精轧中冷却水的压力为1MPa;所述精轧中冷却水的流量为120m3/h;所述终轧中采用KOCKS轧机进行;所述终轧中轧机入口温度为840℃;所述轧制后上冷床的温度为780℃。
所得非调质汽车半轴钢的性能详见表1。
实施例3
本实施例提供一种中碳含硼非调质钢材,所述中碳含硼非调质钢材中以质量百分含量计包括:
C 0.42%,Si 0.37%,Mn 1.7%,Cr 0.6%,B 0.0035%,Ti 0.045%,P 0.015%,S 0.015%,余量为Fe及不可避免的杂质。
采用下述方法进行制备:
所述制备方法包括:
将高炉铁水依次经进行转炉冶炼、LF精炼、VD真空、连铸、加热及轧制得到所述钢材;
所述VD真空中加入钛和硼进行微合金化;
所述加热包括加热段和均热段;所述加热段的温度为1220℃;所述加热段的保持时间为100min;所述均热段的温度为1200℃;所述均热段的保持时间为100min;所述加热的时间为200min;
所述轧制包括依次进行的初轧、精轧和终轧;所述初轧的温度为1100℃;所述精轧中冷却水的压力为2MPa;所述精轧中冷却水的流量为130m3/h;所述终轧中采用KOCKS轧机进行;所述终轧中轧机入口温度为860℃;所述轧制后上冷床的温度为820℃。
所得非调质汽车半轴钢的性能详见表1。
对比例1
与实施例1的区别仅在于VD过程中不添加钛,所得非调质汽车半轴钢的性能详见表1。
对比例2
与实施例1的区别仅在于VD过程中不添加硼,所得非调质汽车半轴钢的性能详见表1。
对比例3
与实施例1的区别仅在于在LF精炼过程中加入钛和硼进行微合金化,所得非调质汽车半轴钢的性能详见表1。
对比例4
与实施例1的区别仅在于采用常规的轧制工艺进行(粗轧+终轧),所得非调质汽车半轴钢的性能详见表1。
表1
通过上述实施例和对比例的结果可知,本发明提供的钢材通过对钢材组分的设计,使得得到的汽车半轴用钢可以不进行调质即可使用,可以具有良好的使用性能,热轧后钢材的抗拉强度为760-880MPa,屈服强度≥460MPa。同时通过和轧制工艺的配合,可以更进一步地强化所得合金的性能,使得钢材的晶粒显著细化,晶粒的粒径可达7-7.5级。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征,但本发明并不局限于上述详细结构特征,即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (12)
1.一种中碳含硼非调质钢材,其特征在于,所述中碳含硼非调质钢材中以质量百分含量计包括:
C 0.37-0.42%,Si 0.17-0.37%,Mn 1.4-1.7%,Cr 0.2-0.6%,B 0.0008-0.0035%,Ti 0.015-0.045%,P≤0.025%,S≤0.035%,余量为Fe及不可避免的杂质;
采用如下制备方法进行制备,包括:
将高炉铁水依次经进行转炉冶炼、LF精炼、VD真空、连铸、加热及轧制得到所述钢材;
所述VD真空中加入钛和硼进行微合金化;所述加热包括加热段和均热段;所述轧制包括依次进行的初轧、精轧和终轧;
所述初轧的温度为1050-1100℃;所述终轧中轧机入口温度为840-860℃。
2.如权利要求1所述的中碳含硼非调质钢材的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:
将高炉铁水依次经进行转炉冶炼、LF精炼、VD真空、连铸、加热及轧制得到所述钢材;
所述VD真空中加入钛和硼进行微合金化;所述加热包括加热段和均热段;所述轧制包括依次进行的初轧、精轧和终轧;所述初轧的温度为1050-1100℃;所述终轧中轧机入口温度为840-860℃。
3.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述加热段的温度为1140-1220℃。
4.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述加热段的保持时间≥60min。
5.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述均热段的温度为1120-1200℃。
6.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述均热段的保持时间≥50min。
7.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述加热的时间为200-260min。
8.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述精轧中冷却水的压力为1-2MPa。
9.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述精轧中冷却水的流量为120-130m3/h。
10.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述终轧中采用KOCKS轧机进行。
11.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述轧制后上冷床的温度为780-820℃。
12.如权利要求2-11任一项所述的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:
将高炉铁水依次经进行转炉冶炼、LF精炼、VD真空、连铸、加热及轧制得到所述钢材;
所述VD真空中加入钛和硼进行微合金化;
所述加热包括加热段和均热段;所述加热段的温度为1140-1220℃;所述加热段的保持时间≥60min;所述均热段的温度为1120-1200℃;所述均热段的保持时间≥50min;所述加热的时间为200-260min;
所述轧制包括依次进行的初轧、精轧和终轧;所述初轧的温度为1050-1100℃;所述精轧中冷却水的压力为1-2MPa;所述精轧中冷却水的流量为120-130m3/h;所述终轧中采用KOCKS轧机进行;所述终轧中轧机入口温度为840-860℃;所述轧制后上冷床的温度为780-820℃。
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