中碳钢形变诱导铁素体超量析出生产方法

技术领域

本发明属中碳钢生产工艺方法，尤其涉及超细晶粒中碳钢控制轧制方法。

背景技术

近年来研究表明低碳钢或低合金钢在钢的Ar3温度附近施加变形，变形中奥氏体储能增加，产生形变诱导铁素体相变，可获得超细晶铁素体。中国专利ZL99109124.8公开一种“超细组织微合金钢控制轧制方法”，采用的微合金钢化学成分如下(wt％)：C：0.08-0.12；Si：0.01-0.05；Mn：0.8-1.4；Nb：0.03-0.06；Ti：0.01-0.03；P＜0.015；S≤0.01；余为Fe；首先，钢坯加热至1150℃-1220℃使微合金元素充分溶解，钢坯出炉后在900-1150℃温度范围内，实施两道次控轧，每一道次的变形量在20-40％之间，然后在800-840℃温度范围内对钢坯实施连续三道次应变诱导轧制，每道次的变形量为30-50％，各道次的间隔时间小于10秒，在完成上述应变诱导轧制以后，以≥10℃/S的冷却速度对钢板实施加速冷却，生产出超细晶粒钢板。中国专利ZL03156179.9公开的“一种超细晶组织低碳钢的轧制方法”对于化学成分范围(wt％)为0.05-0.20C、0.05-0.40Si、0.10-2.0Mn、0.03-0.10Nb的低碳钢，首先在1100-1250℃加热0.5-1小时，使钢坯完全奥氏体化，并使微合金元素充分溶解，然后在950-1100℃进行1-2道次再结晶控轧，道次压下量为20-30％；再在820-720℃进行3-5道次变形诱导铁素体相变轧制，道次压下量为30-50％，道次间隔时间大于5s。轧后以＞10℃/S冷速加速冷却。该方法可以获得平均晶粒尺寸不大于4μm，体积分数大于85％的变形诱导相变铁素体。而用作8.8级强度及以上紧固件的中碳钢却没有使用过这种工艺方法。当前常规生产的中碳钢(碳含量0.35％左右)其金相组织为铁素体+片状碳化物珠光体，铁素体含量在54％左右。这种钢线材的强度、硬度高，断面收缩率低。用作冷变形深加工的材料，必须进行球化退火，使珠光体内的条状碳化物球化，以降低强度、硬度，提高塑性。如8.8级以上紧固件产品主要靠冷镦成形，材料在制作过程中往往要承受70-80％的总变形量，使用中碳冷礅钢盘条制作8.8级螺栓时，必须要进行“二拉一退”工艺处理，即先要进行酸洗、拉拔、球化退火(或软化退火)和拉拔等几道工序，使材料软化，才能冷镦。退火工序消耗大量能源，造成金属损失，污染环境，而且增加了钢丝表面脱碳机会，影响螺栓的质量的稳定性。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种中碳钢形变诱导铁素体超量析出生产方法，在热机械轧制工艺过程中，采用低温控制轧制，产生形变诱导铁素相变，铁素体超量析出，接后进行控制冷却工艺，改变珠光体形态，降低材料的强度、硬度，提高塑性。

中碳钢形变诱导铁素体超量析出生产方法，其化学成份(wt％)为：C：0.32-0.38；Si：0.10-0.30；Mn：0.40-0.80；P＜0.025；S≤0.015；Als≥0.015；余为Fe的中碳钢坯，首先加热至1190℃-1230℃，使钢坯完全奥氏体化，接着在高线材轧制线上进行1机架初轧、12机架中轧、4/8机架预精轧，其特点是精轧采用4机架低温控制连轧工艺；轧制温度控制在680-850℃，累计减面率50％-80％，变形速率10-30/s，发生形变诱导铁素体动态相变，即奥氏体在变形过程中超量析出铁素体，一方面增加组织中铁素体的比例，细化铁素体晶粒，另一方面使过冷奥氏体中的碳浓度提高，轧件出最后机架，对轧件进行控制冷却，使轧制件以0.2-15℃/s的冷却速度冷却至660-700℃区间快速相变，再经过等温过程或缓冷过程，然后轧件自然冷却至常温，在快速相变过程中，晶粒细小含碳浓度很高的过冷奥氏体转变成粒状珠光体和渗碳体片破碎的珠光体组织，随后在保温时间内，破碎的渗碳体片转变成粒状。最终结铁素材体超量析出达60-65％，使球光体中碳化物球化。这种铁素体加部分粒状珠光体组织，可使线材强度、硬度降低，塑性提高，冷作硬化率低，可免去球化退火。

本发明方案优化，轧制温度控制在730-800℃，累计减面率50-70％，变形速率20/s，轧件冷却速度0.2-15℃/s、温度冷却至660-700℃。

本发明方案进一步优化，轧制温度控制在680-730℃，累计减面率50-60％，变形速率20/s，轧件冷却速度0.2-15℃/s、温度冷却至660-700℃。

本发明与现有技术相比，其优点是钢中铁素体含量可由常规轧制时的54.8％提高到60-65％，用本发明工艺生产的中碳钢钢材，线材强度、硬度降低，塑性提高，可以免去深加工前的退火工序，节约能源，减少污染，还可避免因退火而导致表面脱碳，提高了产品质量。

附图说明

下面对照附图对本发明作进一步说明。

图1是实施例1本发明轧制的中碳钢金相组织(×500)。

图2是实施例2本发明轧制的中碳钢金相组织(×500)。

图3是实施例3本发明轧制的中碳钢金相组织(×500)。