本發(fā)明涉及一種熱軋盤條及其制造方法，尤其涉及一種中碳鋼盤條及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、中碳鋼熱軋盤條常用于制作有一定強(qiáng)度要求的結(jié)構(gòu)件、緊固件、異型件產(chǎn)品。隨著市場的發(fā)展，鋼鐵產(chǎn)品下游企業(yè)在利用中碳鋼盤條生產(chǎn)零部件過程中，經(jīng)常直接將熱軋盤條進(jìn)行冷變形加工以降低生產(chǎn)成本。但由于中碳鋼盤條的組織和力學(xué)性能的限制，在熱軋盤條直接冷變形加工過程中，容易造成因塑性不良產(chǎn)生的開裂，給加工企業(yè)和鋼廠都造成了不良影響。

2、研究顯示，中碳鋼直接冷加工性能不良除了與熱軋盤條的力學(xué)性能有關(guān)外，中碳鋼熱軋盤條中經(jīng)常存在的異常珠光體團(tuán)塊也是造成塑性開裂或斷裂的重要因素。這類異常珠光體異常團(tuán)塊組織在顯微組織上表現(xiàn)為珠光體含量增加，且片層紊亂、晶粒粗大，嚴(yán)重時可在珠光體團(tuán)塊中發(fā)現(xiàn)魏氏組織?；诖?，期望減輕乃至消除熱軋盤條的這類珠光體異常組織。

3、例如，公開號為cn102784799a，公開日為2012年11月21日，名稱為“一種降低低碳鋼盤條粗晶組織的熱軋方法”的中國專利文獻(xiàn)，認(rèn)為低碳鋼方坯的組織有一定的遺傳性，而且認(rèn)為鋼坯軋制過程的表面剛塑性交界面、剛性變形區(qū)的再結(jié)晶機(jī)制不同造成盤條的粗晶。但是該專利文獻(xiàn)涉及的是低碳鋼的熱軋盤條，而非中碳鋼，并且其是通過孔型、輥縫的調(diào)整對組織進(jìn)行控制。

4、又例如，公開號為cn114622071a，公開日為2022年6月14日，名稱為“一種晶粒組織均勻的中碳鋼及其生產(chǎn)工藝”的中國專利文獻(xiàn)涉及一種中碳鋼熱軋盤條，其采用二段加熱的方式，加熱時間控制150-200分鐘。其改善機(jī)制是鋼坯高溫加熱均勻化組織、軋制大壓下量、軋后溫度控制。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一在于提供一種中碳鋼熱軋盤條，其針對中碳鋼珠光體組織異常長大的問題，通過特定的成分設(shè)計，輔以制造工藝，能夠得到均勻金相組織，并減輕混晶產(chǎn)生。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種中碳鋼熱軋盤條，其各化學(xué)元素質(zhì)量百分含量為：

3、c：0.25～0.60％，si：0.1～0.5％，mn：0.5～0.9％，al：0.02～0.06％，ti：0.015～0.05％；余量為fe和其他不可避免的雜質(zhì)。

4、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的中碳鋼熱軋盤條中，其各化學(xué)元素質(zhì)量百分含量進(jìn)一步滿足下述各項的至少其中之一：

5、c：0.3～0.5％，

6、mn：0.6～0.8％，

7、al：0.025～0.05％，

8、ti：0.03～0.05％。

9、本發(fā)明所述的中碳鋼熱軋盤條中，各化學(xué)元素的設(shè)計原理具體如下所述：

10、碳：c元素是中碳鋼的必需成分，隨著碳含量增加，鋼材的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度增強(qiáng)，但塑性降低，為了保證本發(fā)明材料的強(qiáng)韌性以及滿足冷變形要求，本發(fā)明控制碳含量為0.25～0.60％，進(jìn)一步可以控制為0.30～0.50％。

11、硅：si是鋼在冶煉時脫氧劑的殘余物，可保證鋼較低的氧含量，但si含量過高會使鋼材脆性增加，且對鋼材的塑性不利，尤其是對鋼的冷塑性變形不利，因此本發(fā)明將硅含量控制在0.1～0.5％。

12、錳：mn可以提高鋼的淬透性，因此一定的mn含量可使鋼材得到較好的強(qiáng)韌匹配，但錳含量過高會導(dǎo)致鋼材熱塑性變差，因此本發(fā)明將錳含量控制在0.50～0.90％，進(jìn)一步地可以控制為0.60～0.80％。

13、鋁：al主要用來脫氧、細(xì)化晶粒，在高溫形成的al氧化物可以細(xì)化鋼水凝固組織，形成的氧化物質(zhì)點能夠阻止高溫加熱過程中的奧氏體長大現(xiàn)象，但al含量過高易形成大型有害夾雜，冶煉、澆注難度也比較大，因此本發(fā)明al含量控制在0.02～0.06％，進(jìn)一步地可以控制為0.025～0.050％。

14、鈦：ti的氧化物、氮化物、碳化物在較高的溫度形成質(zhì)點，有利于鋼水凝固組織的等軸晶化，其質(zhì)點在隨后的熱加工過程也可抑制奧氏體晶粒的長大，但過高的ti含量會影響鋼中夾雜物的形態(tài)進(jìn)而影響鋼的沖擊塑性和抗疲勞性能，對鋼水澆注也有影響，因此本發(fā)明控制ti含量在0.015～0.05％，進(jìn)一步地可以控制為ti含量0.03～0.05％。

15、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的中碳鋼熱軋盤條的不可避免的雜質(zhì)中，p≤0.02％，s≤0.015％，n≤0.006％，o≤0.002％。

16、本發(fā)明中不可避免的雜質(zhì)主要包括p、s、n和o。一般地，期望這些元素在鋼中含量越低越好。

17、具體而言，磷對鋼的冷變形性能有較大影響，澆注過程還容易造成結(jié)晶組織偏析，因此本發(fā)明鋼中控制p≤0.02％。

18、硫會惡化鋼的熱加工性能，對材料的耐腐蝕性能也有負(fù)面作用，因此本發(fā)明鋼中控制s≤0.015％。

19、氮原子半徑遠(yuǎn)小于金屬元素，甚至小于碳元素，n元素以間隙原子固溶于鋼中，不利于冷變形，容易造成材料的時效脆性，因此本發(fā)明控制n≤0.006％，本發(fā)明添加一定量的ti通過高溫形成tio、tin質(zhì)點，一方面細(xì)化鋼水的凝固組織，改善材料組織的均勻性，另一方面還可減輕n的危害。

20、氧會惡化鋼水脫硫效果，加重鋼的熱脆傾向，還會與易氧化合金元素結(jié)合形成夾雜物，因此本發(fā)明控制o≤0.0020％。

21、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的中碳鋼熱軋盤條中，其平均晶粒度在9級以上。

22、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的中碳鋼熱軋盤條中，其晶粒度差在2級以下。

23、進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的中碳鋼熱軋盤條，其抗拉強(qiáng)度≥540mpa，延伸率≥25％，斷面收縮率≥45％。

24、本發(fā)明的另一目的在于提供一種中碳鋼熱軋盤條的制造方法，其針對中碳鋼珠光體組織異常長大的問題，基于本發(fā)明的成分體系通過對制造工藝參數(shù)的控制，尤其是冷卻工藝的控制，能夠得到均勻金相組織，并減輕混晶產(chǎn)生。

25、基于上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種中碳鋼熱軋盤條的制造方法，其包括步驟：

26、(1)冶煉和澆注；

27、(2)高溫線材軋制，獲得盤條；

28、(3)控制冷卻：首先快冷至700～750℃，控制快冷冷卻速度為5～10℃/s；然后繼續(xù)緩冷至500～550℃，控制緩冷冷卻速度小于1.0℃/s。

29、在本發(fā)明所述的制造方法中，在冷卻步驟中，熱軋盤條先通過5～10℃/s的冷卻速率快速冷卻至700～750℃，然后進(jìn)行慢冷的冷卻方式，可使得盤條溫度快速通過奧氏體回復(fù)長大溫度區(qū)間，避免大晶粒奧氏體內(nèi)的珠光體異常長大。快冷后在特定溫度慢冷，以獲得塑性良好的熱軋盤條。這一冷卻過程可以使軋后中碳鋼溫度快速通過奧氏體回復(fù)長大的區(qū)域，避免奧氏體回復(fù)過程中晶粒的不均勻長大，同時減少碳化物的不均勻析出。

30、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制造方法的步驟(2)中，控制加熱溫度為1000～1050℃，加熱時間為90～120min。

31、在該實施方式中，采用上述加熱溫度和加熱時間，可以進(jìn)一步減輕中碳鋼鋼錠、鋼坯在加熱過程中可能出現(xiàn)的奧氏體局部異常長大。

32、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制造方法的步驟(2)中，控制精軋溫度為860～910℃，減定徑溫度為830～880℃，吐絲溫度為830～860℃。

33、在該實施方式中，采用上述溫度控制參數(shù)，可以進(jìn)一步降低奧氏體回復(fù)再結(jié)晶的進(jìn)程和速度。

34、更進(jìn)一步地，控制減定徑溫度為830～850℃。

35、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制造方法的步驟(2)中，控制減定徑機(jī)組的總減面率為10～25％。

36、更進(jìn)一步地，控制減定徑機(jī)組的總減面率為15～25％。

37、在本發(fā)明所述的制造方法中，步驟(1)獲得的鋼坯或鋼錠開坯后的鋼坯的尺寸可以為120×120～150×150mm。

38、本發(fā)明所述的中碳鋼熱軋盤條及其制造方法具有如下有益效果：

39、本發(fā)明所述的中碳鋼熱軋盤條的金相組織均勻，減輕了混晶的產(chǎn)生。

40、在本發(fā)明所述的中碳鋼熱軋盤條的平均晶粒度在9級以上，晶粒度差在2級以下。

41、本發(fā)明通過采用合理的化學(xué)成分設(shè)計，以ti合金化方式減輕間隙原子元素n對鋼鐵材料塑性的損害，冶煉澆注過程形成的tio、tin細(xì)化并均勻了鑄錠/鑄坯的結(jié)晶組織，并且tio、tin質(zhì)點在隨后的鋼錠/鋼坯加熱過程、奧氏體回復(fù)再結(jié)晶過程阻礙了晶粒的長大。

42、采用本發(fā)明的控制冷卻工藝，即先進(jìn)行快冷、再在特定溫度進(jìn)行慢冷的冷卻方式，可使得盤條溫度快速通過奧氏體回復(fù)長大溫度區(qū)間，避免大晶粒奧氏體內(nèi)的珠光體異常長大，以獲得塑性良好的熱軋盤條。