CN114752857A

CN114752857A - 一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条及其生产方法

Info

Publication number: CN114752857A
Application number: CN202210428189.9A
Authority: CN
Inventors: 阮士朋; 张林祥; 黄博文; 屈小波; 王鲁义; 李超
Original assignee: Jiangsu Yonggang Group Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Yonggang Group Co Ltd
Priority date: 2022-04-22
Filing date: 2022-04-22
Publication date: 2022-07-15
Anticipated expiration: 2042-04-22
Also published as: CN114752857B

Abstract

本发明提供了一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条及其生产方法，冷镦钢盘条的成分按重量百分比为：C：0.32～0.40％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.60～1.00％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cr：0.90～1.20％，Mo：0.15～0.25％，Ni≤0.20％，Cu≤0.20％，N≤0.0060％，O≤0.0015％，H≤0.0002％，还含有Al：0.015～0.050％、Ti：0.02～0.05％、B：0.0008‑0.0035％、V：0.02～0.05％、Nb：0.01～0.04％中的一种或几种，其余为Fe和杂质；在大圆坯连铸过程中，采取低过热度和三段式组合电搅，开坯过程辅以高温扩散，开坯及轧制过程辅以大压缩比，改善盘条的低倍疏松和偏析，满足客户对高疲劳和耐延迟断裂性能的要求。

Description

一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条及其生产方法

技术领域

本发明属于冷镦钢生产技术领域，涉及一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条及其生产方法。

背景技术

10.9级汽车紧固件主要用于汽车的动力系统，对疲劳性能和耐延迟断裂性能要求严格。 10.9级汽车紧固件用冷镦钢材料大多采用SCM435等CrMo系合金冷镦钢生产，由于钢中含有较多的合金元素，生产过程极易产生偏析和中心疏松，对紧固件的疲劳性能和耐延迟断裂性能产生影响。

为改善钢的偏析，传统方法往往采取轻压下的措施，在钢坯连铸过程对铸坯进行压下，将铸坯中心未凝固的液态钢水进行挤压，以改善偏析程度，这对于铸坯压下部位的精确选择有较高的要求，且对于中心部位的偏析不能够完全消除，只能够缩小中心偏析区域的大小。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条及其生产方法，满足对高疲劳和耐延迟断裂性能的要求。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条，所述冷镦钢盘条的成分按重量百分比为：C： 0.32～0.40％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.60～1.00％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cr：0.90～1.20％， Mo：0.15～0.25％，Ni≤0.20％，Cu≤0.20％，N≤0.0060％，O≤0.0015％，H≤0.0002％，还含有Al：0.015～0.050％、Ti：0.02～0.05％、B：0.0008-0.0035％、V：0.02～0.05％、Nb：0.01～0.04％中的一种或几种，其余为Fe和杂质。

一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条的生产方法，包括以下步骤：

步骤一，电炉冶炼；

步骤二，LF+VD双精炼；

步骤三，大圆坯连铸；

步骤四，开坯；

步骤五，加热；

步骤六，控制轧制；

步骤七，吐丝；

步骤八，控冷。

进一步的技术方案，所述大圆坯连铸过程采取低过热度，所述低过热度的温度范围是 15～25℃。

进一步的技术方案，所述大圆坯连铸过程采取三段式组合电搅，所述三段式组合电搅包括结晶器电磁搅拌、铸流电磁搅拌和末端电磁搅拌。

进一步的技术方案，所述开坯过程辅以高温扩散，所述高温扩散温度为1250℃。

进一步的技术方案，开坯及轧制过程辅以532～11900的总压缩比。

进一步的技术方案，连铸坯断面为Ф600mm。

进一步的技术方案，还包括对成品的性能进行检验。

更进一步的技术方案，还包括对检验合格的成品依次进行包装、称重和标记，最后入库。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条，将冷镦钢盘条的成分按重量百分比设置为：C：0.32～0.40％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.60～1.00％，P≤0.015％，S≤0.010％， Cr：0.90～1.20％，Mo：0.15～0.25％，Ni≤0.20％，Cu≤0.20％，N≤0.0060％，O≤0.0015％， H≤0.0002％，还含有Al：0.015～0.050％、Ti：0.02～0.05％、B：0.0008-0.0035％、V：0.02～0.05％、 Nb：0.01～0.04％中的一种或几种，其余为Fe和杂质，满足对高疲劳和耐延迟断裂性能的要求；

(2)本发明的一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条的生产方法，在大圆坯连铸过程中，采取低过热度和三段式组合电搅，开坯过程辅以高温扩散，开坯及轧制过程辅以大压缩比，提高盘条的致密度和组织均匀性，改善盘条的低倍疏松和偏析；

(3)本发明将低过热度的温度范围设置为15～25℃，三段式组合电搅包括结晶器电磁搅拌、铸流电磁搅拌和末端电磁搅拌，高温扩散温度设置为1250℃，总压缩比为532～11900；使得10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条低倍一般疏松、中心疏松和锭型偏析均≤0.5级；夹杂物A+B+C+D细系≤4级，夹杂物DS≤1.0级；总脱碳层深度≤0.7％D；表面裂纹深度≤0.03mm；获得良好的表面质量和内部质量，满足客户对高疲劳和耐延迟断裂性能的要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条的所含组分及重量百分比为：

C：0.32～0.40％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.60～1.00％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cr：0.90～1.20％， Mo：0.15～0.25％，Ni≤0.20％，Cu≤0.20％，N≤0.0060％，O≤0.0015％，H≤0.0002％，还含有Al：0.015～0.050％，Ti：0.02～0.05％，B：0.0008-0.0035％，V：0.02～0.05％，Nb：0.01～0.04％中的一种或几种，其余为Fe和不可避免的杂质。

上述元素组成在本申请中的具体效果如下：

C含量过高会降低钢的延展性，增加紧固件延迟断裂风险性，不利于冷镦钢的使用，而 C含量过低会影响冷镦钢的强度，因此本申请将C含量控制在0.32～0.40％。

Si主要集中于钢表面，提高耐腐蚀性能，但Si元素的提高会加剧钢材的脱碳，故根据本申请中的C含量，将Si含量控制在0.15～0.35％。

Mn能够提高奥氏体组织的稳定性，显著提高钢的淬透性，但过量的Mn会降低钢的塑形； Mn含量控制在0.60～1.00％。

P可以提高锈层稳定性，增加钢的耐候性能，但P通常会引起S和Mn的共同偏聚，对产品的组织和性能的均匀性有害，因此，P含量的范围是：P≤0.015％。

S的存在促使冷镦钢产生热脆和生锈，但S与P、Mn的化合物能改善切削性能，有利于攻螺纹。为保证冷镦钢盘条具有良好的性能，设置冷镦钢中S≤0.010％。

Cr元素在钢中显著提高强韧性和热强性，提高耐延迟断裂性，但过量的Cr增加钢的回火脆性倾向，Cr的含量控制在0.90～1.20％。

Mo是非常有效延缓紧固件延迟断裂的元素，同时Mo也是增加淬透性和析出硬化元素，有效提高钢热处理回火后的强度，但Mo含量过剩会恶化钢的冷加工性能；对于本申请10.9 级汽车紧固件用冷镦钢盘条，其Mo含量控制在0.15～0.25％。

Ni能稳定奥氏体，增加钢的淬透性，同时显著提高低温韧性，考虑到Ni是贵金属，本申请中Ni含量的范围是：Ni≤0.20％。

Cu能提高钢的耐蚀性能，可改变锈层的吸湿性，但是Cu也会恶化钢的耐延迟断裂性能，故将Cu含量的范围设置为：Cu≤0.20％。

N元素的存在，会导致钢产生时效性，同时会降低钢的冷加工性能，控制N≤0.0060％。

O在钢中形成氧化物夹杂，控制O≤0.0015％。

钢中H元素会影响冷镦钢的力学性能，降低冷镦性能，控制H≤0.0002％。

Al是较强脱氧元素，同时提高钢的抗氧化性能，但是Al含量过多，会导致钢的耐延迟断裂性降低，Al含量控制在0.015～0.050％。

Ti在钢中形成TiC和TiN，有效改善高强钢的耐延迟断裂性能，加入过量的Ti，容易形成夹杂物，本申请将Ti含量控制在0.02～0.05％。

B可在淬火时偏聚于奥氏体晶界，抑制铁元素形核，从而提高钢的淬透性。将B的含量控制在0.0008-0.0035％。

V与C形成碳化物，可提高抗氢腐蚀能力，V含量控制在0.02～0.05％。

Nb可以改变钢的力学性能，本申请中Nb含量设置为0.01～0.04％。

一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条的生产流程，包括：电炉冶炼→LF+VD双精炼→大圆坯连铸→开坯→加热→控制轧制→吐丝→控冷→检验→包装→称重→标记→入库。

S1，电炉冶炼

电炉冶炼时，出钢前定氧，出钢过程中留钢操作，避免下渣。

S2，LF+VD双精炼

LF炉精炼过程中，将C、Mn、Cr、Ni、Cu、V、P等元素调整至目标成分，随后立即出站，LF炉精炼全程采用弱搅拌操作；

VD精炼采用高真空度，高真空度控制在67Pa以内，并保持不少于15min。

S3，大圆坯连铸

大圆坯连铸过程采取低过热度和三段式组合电搅，辅以高温扩散和大压缩比，提高盘条的致密度和组织均匀性，改善盘条的低倍疏松和偏析；

本实施例中连铸坯断面为Ф600mm，轧制盘条直径为5.5-26mm；

低过热度的温度范围是15～25℃，三段式组合电搅包括结晶器电磁搅拌、铸流电磁搅拌和末端电磁搅拌；

通过上述大圆坯连铸过程中的温度设置及操作，本申请10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条低倍一般疏松、中心疏松和锭型偏析均≤0.5级；夹杂物A(S化物类)+B(氧化铝类)+C(硅酸盐类)+D(球状氧化物类)细系≤4级，夹杂物DS(单颗粒球状类)≤1.0级；总脱碳层深度≤0.7％D(D为钢材截面公称尺寸)；表面裂纹深度≤0.03mm；满足客户对高疲劳和耐延迟断裂性能的要求。

S4，开坯

在初轧机上将大圆坯连铸后铸坯进行轧成钢材轧机所需要的钢坯；

开坯过程辅以高温扩散，高温扩散温度为1250℃，并保温8-10h。

S5，加热

将钢坯置于加热炉中加热，加热炉均热温度是1020～1080℃。

S6，控制轧制

1)开始轧制阶段，轧制的温度为880-950℃；

2)减定径阶段，减定径温度为770-800℃；

开坯及盘条轧制过程辅以532～11900的总压缩比。

S7，吐丝

吐丝温度为790-810℃。

S8，控冷

将盘条按照斯太尔摩冷却线缓慢冷却，成为盘条成品；按照斯太尔摩冷却线进行缓慢冷却时，将盘条置于保温罩中进行保温，并控制盘条相变冷速在1℃/s以内。

S9，检验

对盘条成品的性能进行检验，包括检验组织、冷镦开裂率、热处理后拉伸性能。

S10，再对合格的盘条成品依次进行包装、称重和标记，最后入库。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条，其特征在于，所述冷镦钢盘条的成分按重量百分比为：C：0.32～0.40％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.60～1.00％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cr：0.90～1.20％，Mo：0.15～0.25％，Ni≤0.20％，Cu≤0.20％，N≤0.0060％，O≤0.0015％，H≤0.0002％，还含有Al：0.015～0.050％、Ti：0.02～0.05％、B：0.0008-0.0035％、V：0.02～0.05％、Nb：0.01～0.04％中的一种或几种，其余为Fe和杂质。

2.一种基于权利要求1所述的10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，电炉冶炼；

步骤二，LF+VD双精炼；

步骤三，大圆坯连铸；

步骤四，开坯；

步骤五，加热；

步骤六，控制轧制；

步骤七，吐丝；

步骤八，控冷。

3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述大圆坯连铸过程采取低过热度，所述低过热度的温度范围是15～25℃。

4.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述大圆坯连铸过程采取三段式组合电搅，所述三段式组合电搅包括结晶器电磁搅拌、铸流电磁搅拌和末端电磁搅拌。

5.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述开坯过程辅以高温扩散，所述高温扩散温度为1250℃。

6.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，开坯及轧制过程辅以532～11900的总压缩比。

7.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，连铸坯断面为Ф600mm。

8.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，还包括对成品的性能进行检验。

9.根据权利要求8所述的生产方法，其特征在于，还包括对检验合格的成品依次进行包装、称重和标记，最后入库。