含硫易切削冷鐓鋼盤(pán)條及其生產(chǎn)方法與流程

本發(fā)明涉及一種冷鐓鋼及其生產(chǎn)方法，尤其是一種含硫易切削冷鐓鋼盤(pán)條及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

中國(guó)汽車(chē)工業(yè)快速發(fā)展，2009年中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量已經(jīng)超越美國(guó)成為全球最大的生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。據(jù)中汽協(xié)公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2015年全年我國(guó)汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)到2459.76萬(wàn)輛， 2016年預(yù)測(cè)銷(xiāo)量將達(dá)到2604萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)約6%。氣門(mén)彈簧座作為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中的必備零部件，市場(chǎng)需求前景可觀。

目前，氣門(mén)彈簧座多采用多工位冷鐓和切削加工的方式生產(chǎn)，冷鐓變形量大，切削加工部位多，這不僅要求盤(pán)條具有良好的冷鐓性能，而且還要具備良好的切削性能，以便節(jié)省模具損耗，降低成本。因此，生產(chǎn)具備良好冷鐓性能和切削性能的氣門(mén)彈簧座用含硫易切削冷鐓鋼尤為重要。

目前國(guó)內(nèi)外有一些廠家可以生產(chǎn)含硫易切削鋼或冷鐓鋼，但關(guān)于同時(shí)兼顧良好冷鐓性能和切削性能的冷鐓鋼生產(chǎn)還鮮有報(bào)道。專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)CN105861955A公開(kāi)了一種經(jīng)濟(jì)型含硫易切削奧氏體不銹鋼合金材料，其合金材料成本低且切削性能和熱加工性能良好，但主要針對(duì)奧氏體不銹鋼，生產(chǎn)工藝與用途與冷鐓鋼有很大不同。專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)CN1664150A公開(kāi)了一種含硫易切削齒輪鋼及其鋼管的制造方法，其通過(guò)加入0.03～0.05%的S元素來(lái)改善切削性能；但該方法采用的是電爐＋模鑄工藝，電耗成本高，模鑄生產(chǎn)效率低。專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)CN1667129A公開(kāi)了一種含硫易切削非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)方法，其采用轉(zhuǎn)爐-LF-連鑄工藝生產(chǎn)易切削非調(diào)制鋼，但需要加入增氮合金及釩鐵合金，增加了生產(chǎn)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種性能良好的含硫易切削冷鐓鋼盤(pán)條；本發(fā)明還提供了一種含硫易切削冷鐓鋼盤(pán)條的生產(chǎn)方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的成分按重量百分含量為：C 0.10～0.20%、Si 0.10～0.40%、Mn 0.60～0.90%、Cr 0.90～1.20%，Mo 0.10～0.30%、S 0.030～0.060%、Alt 0.02～0.06%、P≤0.035%、Cu≤0.40%，Ti≤0.010%，其余為鐵和微量雜質(zhì)。

本發(fā)明的化學(xué)成分設(shè)計(jì)如下所述：

C為固溶強(qiáng)化元素，碳含量太低，無(wú)法保證緊固件的強(qiáng)度和硬度；但碳含量太高，則熱軋盤(pán)條強(qiáng)度高，塑性低，冷鐓易開(kāi)裂。因此，必須考慮強(qiáng)度和冷鐓性能的平衡，故碳控制在0.10～0.20%。

Si可提高盤(pán)條強(qiáng)度和熱處理回火穩(wěn)定性，但太高將導(dǎo)致冷鐓變形抗力急劇升高，造成冷鐓開(kāi)裂，故Si控制在0.10～0.40%。

Mn可起到脫氧和改善熱軋盤(pán)條塑性的作用，但過(guò)量加入將減低盤(pán)條塑性和韌性，控制在0.60～0.90%。

S作為一種改善鋼切削性能的元素已是眾所周知；但S含量添加小于0.030%時(shí)無(wú)法獲得良好的可切削性；而S含量太高，將造成Mn/S比太低，鋼的熱加工性能降低。因此，從保證切削性能和熱加工性能兩方面考慮，S應(yīng)控制在0.030～0.060%。

Cr和Mo：鉻和鉬均為固溶強(qiáng)化元素，可提高鋼的強(qiáng)度和淬透性，Mo還可以提高鋼的回火穩(wěn)定性。但兩者均屬于貴重合金，成本較高，因此Cr控制在0.90～1.20%，Mo控制在0.10～0.30%。

Al元素是強(qiáng)脫氧元素，一方面可起到充分脫氧的作用，另一方面能夠細(xì)化晶粒，但太高將造成成本增加和澆注水口結(jié)瘤問(wèn)題，故Alt可控制在0.02～0.06%。

降低P、Cu和Ti元素，可避免材料脆性，改善材料冷作硬化率和塑性指標(biāo)。

本發(fā)明方法采用轉(zhuǎn)爐冶煉、LF＋RH雙精煉和連鑄工序，生產(chǎn)得到斷面大方坯；所述斷面大方坯再經(jīng)加熱、軋制和冷卻工序，即可得到所述冷鐓鋼盤(pán)條；所述斷面大方坯的成分含量如上所述。

本發(fā)明方法所述加熱工序：加熱溫度為1100～1250℃，保溫時(shí)間為100～150min。

本發(fā)明方法所述軋制工序：包括粗軋、精軋和吐絲過(guò)程；進(jìn)精軋溫度為870～920℃，吐絲溫度控制在800～860℃。

本發(fā)明方法所述冷卻工序：相變前段冷卻速率控制在0.5～0.8℃/s。

本發(fā)明的工藝設(shè)計(jì)如下所述：采用LF+RH雙精煉工藝，可降低有害氣體元素O、N、H，去除非金屬夾雜物。采用大方坯連鑄，提高了鑄坯壓縮比，充分保證了盤(pán)條表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量。調(diào)整鋼坯奧氏體化溫度，使奧氏體晶粒充分長(zhǎng)大。精軋溫度按照下限控制，有利于儲(chǔ)存能的積累，提高鐵素體形核驅(qū)動(dòng)力，促進(jìn)鐵素體相變，進(jìn)而提高盤(pán)條的塑性。適當(dāng)降低吐絲溫度，延長(zhǎng)奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變時(shí)間，促進(jìn)鐵素體形核及長(zhǎng)大，同時(shí)提高鐵素體的晶粒尺寸。關(guān)閉輥道冷卻線的風(fēng)機(jī)和保溫罩，以降低盤(pán)條冷卻速度，有效避免較大過(guò)冷度，以促進(jìn)鐵素體的充分轉(zhuǎn)變。冷卻速度降低，有效避免了過(guò)大的過(guò)冷度的產(chǎn)生，促進(jìn)了鐵素體的充分轉(zhuǎn)變；冷速降低，心部及邊部的溫降均衡，有效避免了溫度梯度，使得心部及邊部的奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變同時(shí)性。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明具有良好冷鐓性能和切削性能，且成本低、加工性能良好，能有效地下游企業(yè)生產(chǎn)汽車(chē)氣門(mén)彈簧座時(shí)的要求。

本發(fā)明方法通過(guò)合理設(shè)計(jì)C、Si、Mn等固溶強(qiáng)化元素，降低P、Cu、Ti等有害元素，并采用LF+RH雙精煉和大方坯工藝，以到達(dá)降低熱軋盤(pán)條的硬度，提高盤(pán)條塑性的目的；本發(fā)明方法通過(guò)加入S元素改善盤(pán)條的切削性能，最終生產(chǎn)出具有良好冷鐓性能和切削性能的冷鐓鋼盤(pán)條。本發(fā)明獲得的熱軋盤(pán)條，微觀組織由鐵素體＋珠光體組成，1/3冷頂鍛合格，面縮率65～72%，心部硬度76～80HRB，能夠滿足良好冷鐓性能和切削性能的要求。經(jīng)酸洗-磷化- 粗拉-球化退火-精拉-冷鐓-切削加工制作的氣門(mén)彈簧座，外觀質(zhì)量?jī)?yōu)，具有良好的冷加工性能、成型性能和切削性能。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的金相組織照片（200×）；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的金相組織照片（200×）。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：本含硫易切削冷鐓鋼盤(pán)條采用下述方法生產(chǎn)而成。

鋼水經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、LF＋RH雙精煉和連鑄工序，得到斷面大方坯（鋼坯），其成分按重量百分比為：C 0.10%、Si 0.40%、Mn 0.73%、Cr 1.11%、P 0.013%、S 0.045%、Mo 0.18%、Alt 0.035%、Cu 0.12%、Ti 0.0018%，其余為鐵和微量雜質(zhì)。

將鋼坯加熱至1100℃，保溫時(shí)間135min；然后高壓水除磷，除磷溫度為1080℃，要求除磷水壓至少10MPa。將除磷后的鋼坯進(jìn)行6+8道次粗中軋，4道次預(yù)精軋，8道次精軋，進(jìn)精軋溫度870℃，精軋結(jié)束后，吐絲溫度控制在800℃。進(jìn)入斯太爾莫冷卻線，關(guān)閉風(fēng)機(jī)和保溫罩，調(diào)節(jié)輥道速度，吐絲后盤(pán)條相變前段冷卻速率控制在0.6℃/s。

本實(shí)施例所得Φ14mm規(guī)格的冷鐓鋼熱軋盤(pán)條，1/3冷頂鍛合格，面縮率72%，心部硬度76HRB；金相組織照片如圖1所示，由圖可見(jiàn)，其微觀組織由鐵素體＋珠光體組成。經(jīng)某汽車(chē)緊固件廠進(jìn)行深加工（酸洗-磷化-粗拉-球化退火-精拉-冷鐓-切削加工）制作的氣門(mén)彈簧座，外觀質(zhì)量?jī)?yōu)，無(wú)開(kāi)裂現(xiàn)象，成型性能和切削性能良好，100%合格。

實(shí)施例2：本含硫易切削冷鐓鋼盤(pán)條采用下述方法生產(chǎn)而成。

鋼水經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、LF＋RH雙精煉和連鑄工序，得到斷面大方坯（鋼坯），其成分按重量百分比為：C 0.13%、Si 0.15%、Mn 0.60%、Cr 1.20%、P 0.015%、S 0.035%、Mo 0.15%、Alt 0.051%、Cu 0.10%、Ti 0.0016%，其余為鐵和微量雜質(zhì)。

將鋼坯加熱至1180℃，保溫時(shí)間130min。然后高壓水除磷，除磷溫度為980℃，要求除磷水壓至少10MPa。將除磷后的鋼坯進(jìn)行6+8道次粗中軋，4道次預(yù)精軋，8道次精軋，進(jìn)精軋溫度880℃，精軋結(jié)束后，吐絲溫度控制在810℃。進(jìn)入斯太爾莫冷卻線，關(guān)閉風(fēng)機(jī)和保溫罩，調(diào)節(jié)輥道速度，吐絲后盤(pán)條相變前段冷卻速率控制在0.7℃/s。

本實(shí)施例所得Φ14mm規(guī)格的冷鐓鋼熱軋盤(pán)條，1/3冷頂鍛合格，面縮率70%，心部硬度77HRB；金相組織照片如圖2所示，由圖可見(jiàn)，其微觀組織由鐵素體＋珠光體組成。經(jīng)某汽車(chē)緊固件廠進(jìn)行深加工（酸洗-磷化-粗拉-球化退火-精拉-冷鐓-切削加工）制作的氣門(mén)彈簧座，外觀質(zhì)量?jī)?yōu)，無(wú)開(kāi)裂現(xiàn)象，成型性能和切削性能良好，100%合格。

實(shí)施例3：本含硫易切削冷鐓鋼盤(pán)條采用下述方法生產(chǎn)而成。

鋼水經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、LF＋RH雙精煉和連鑄工序，得到斷面大方坯（鋼坯），其成分按重量百分比為：C 0.18%、Si 0.20%、Mn 0.90%、Cr 0.98%、P 0.016%、S 0.030%、Mo 0.23%、Alt 0.06%、Cu 0.11%，Ti 0.0015%，其余為鐵和微量雜質(zhì)。

將鋼坯加熱至1190℃，保溫時(shí)間123min。然后高壓水除磷，除磷溫度為1020℃，要求除磷水壓至少10MPa。將除磷后的鋼坯進(jìn)行6+8道次粗中軋，4道次預(yù)精軋，8道次精軋，進(jìn)精軋溫度890℃，精軋結(jié)束后，吐絲溫度控制在840℃。進(jìn)入斯太爾莫冷卻線，關(guān)閉風(fēng)機(jī)和保溫罩，調(diào)節(jié)輥道速度，吐絲后盤(pán)條相變前段冷卻速率控制在0.5℃/s。

本實(shí)施例所得Φ14mm規(guī)格的冷鐓鋼熱軋盤(pán)條，1/3冷頂鍛合格，面縮率65%，心部硬度80HRB。經(jīng)某汽車(chē)緊固件廠進(jìn)行深加工（酸洗-磷化-粗拉-球化退火-精拉-冷鐓-切削加工）制作的氣門(mén)彈簧座，外觀質(zhì)量?jī)?yōu)，無(wú)開(kāi)裂現(xiàn)象，成型性能和切削性能良好，100%合格。

實(shí)施例4：本含硫易切削冷鐓鋼盤(pán)條采用下述方法生產(chǎn)而成。

鋼水經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、LF＋RH雙精煉和連鑄工序，得到斷面大方坯（鋼坯），其成分按重量百分比為：C 0.15%、Si 0.10%、Mn 0.85%、Cr 0.90%、P 0.011%、S 0.060%、Mo 0.10%、Alt 0.042%、Cu 0.13%、Ti 0.0014%，其余為鐵和微量雜質(zhì)。

將鋼坯加熱至1210℃，保溫時(shí)間100min。然后高壓水除磷，除磷溫度為1042℃，要求除磷水壓至少10MPa。將除磷后的鋼坯進(jìn)行6+8道次粗中軋，4道次預(yù)精軋，8道次精軋，進(jìn)精軋溫度920℃，精軋結(jié)束后，吐絲溫度控制在860℃。進(jìn)入斯太爾莫冷卻線，關(guān)閉風(fēng)機(jī)和保溫罩，調(diào)節(jié)輥道速度，吐絲后盤(pán)條相變前段冷卻速率控制在0.8℃/s。

本實(shí)施例所得Φ14mm規(guī)格的冷鐓鋼熱軋盤(pán)條，1/3冷頂鍛合格，面縮率66%，心部硬度79HRB。經(jīng)某汽車(chē)緊固件廠進(jìn)行深加工，酸洗-磷化-粗拉-球化退火-精拉-冷鐓-切削加工，制作的氣門(mén)彈簧座，外觀質(zhì)量?jī)?yōu)，無(wú)開(kāi)裂現(xiàn)象，成型性能和切削性能良好，100%合格。

實(shí)施例5：本含硫易切削冷鐓鋼盤(pán)條采用下述方法生產(chǎn)而成。

鋼水經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、LF＋RH雙精煉和連鑄工序，得到斷面大方坯（鋼坯），其成分按重量百分比為：C 0.20%、Si 0.32%、Mn 0.69%、Cr 1.14%、P 0.035%、S 0.052%、Mo 0.30%、Alt 0.02%、Cu 0.40%、Ti 0.010%，其余為鐵和微量雜質(zhì)。

將鋼坯加熱至1250℃，保溫時(shí)間150min。然后高壓水除磷，除磷溫度為1068℃，要求除磷水壓至少10MPa。將除磷后的鋼坯進(jìn)行6+8道次粗中軋，4道次預(yù)精軋，8道次精軋，進(jìn)精軋溫度900℃，精軋結(jié)束后，吐絲溫度控制在850℃。進(jìn)入斯太爾莫冷卻線，關(guān)閉風(fēng)機(jī)和保溫罩，調(diào)節(jié)輥道速度，吐絲后盤(pán)條相變前段冷卻速率控制在0.5℃/s。

本實(shí)施例所得Φ14mm規(guī)格的冷鐓鋼熱軋盤(pán)條，1/3冷頂鍛合格，面縮率66%，心部硬度79HRB。經(jīng)某汽車(chē)緊固件廠進(jìn)行深加工，酸洗-磷化-粗拉-球化退火-精拉-冷鐓-切削加工，制作的氣門(mén)彈簧座，外觀質(zhì)量?jī)?yōu)，無(wú)開(kāi)裂現(xiàn)象，成型性能和切削性能良好，100%合格。