一種耙片用帶鋼及生產(chǎn)方法與耙片熱處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適于制作農(nóng)機具配件的耙片專用熱 軋帶鋼、熱軋帶鋼的生產(chǎn)方法以及耙片毛坯的熱處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 耙片的主要失效形式是磨損和斷裂，耐磨性主要與硬度相關(guān)，而斷裂主要是由于 耙片在工作過程中碰到堅硬的土壤或石頭等物體撞擊而失效。因此，耙片要求硬度的同時， 還要有較高的韌性以抵抗較大的沖擊力。目前，農(nóng)機具配件一耙片普遍采用65Mn優(yōu)質(zhì)碳素 熱軋帶鋼經(jīng)剪切加工成型后，850°C - 910°C油淬，300°C - 400°C回火處理而成。由于含碳 量較高，65Mn鋼熱處理后硬度為38~45HRC，但是這類高碳刃具鋼同時脆性也較高、塑韌性 較差，熱處理后的沖擊韌性不高于5J。在大型農(nóng)業(yè)作業(yè)中，耙片斷裂后更換十分因難，因此， 隨著國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機械化的高速發(fā)展，65Mn耙片已不能滿足大型農(nóng)機具的連續(xù)作業(yè)要求。
[0003] 《M〇-Nb貝氏體鋼的鑄態(tài)組織與耐磨性研究》及《球墨鑄鐵耙片擠壓鑄造新工藝》等 論文介紹的均為鑄造方法直接成型的新材耙片，鑄造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率低。
[0004] 專利公開號CN85100775A提供了一種"制造汽車板簧的新型彈簧鋼28錳硅硼鋼"， 屬高Si含量鋼，生產(chǎn)成本高，且Si含量高，鋼中夾雜物多，影響韌塑性及疲勞性能。
[0005] 專利公開號CN101148737A提供的"一種含硼鋼及其制備方法"中的硼鋼為電爐冶 煉生產(chǎn)的中碳棒材硼鋼，因而不能用于制造耙片。
[0006] 專利公開號CN102080179A公開的"一種含硼結(jié)構(gòu)鋼的制造方法"中的含硼Q345B 鋼板，碳含量低，通過控制軋制技術(shù)細化晶粒，提高熱軋板強度，但鋼板韌塑性差，成型性不 好，且該專利未提及鋼板熱處理后性能，分析認為該鋼板碳含量低，熱處理后硬度不足，不 適用于制作耙片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明旨在提供一種具有高淬硬性、高耐磨性和高韌塑性，并可顯著提高耙片使 用壽命的耙片用帶鋼及生產(chǎn)方法與耙片熱處理方法。
[0008] 為此，本發(fā)明所采取的技術(shù)解決方案為：
[0009] 一種耙片用帶鋼，其特征在于，其化學(xué)成分wt %為：C:0. 27 %~0.37 %，Si : 0? 1%~0? 40%，Mn :1. 1%~1. 7%，B0. 002 ~0? 006%，Cr :0? 10%~0? 80%，A1 :0? 010 ~ 0.050%，Ti 彡 0? 1%，V< 0? 1%，N< 0.0070%，P< 0.020%，S< 0.010%，余量為Fe 和 不可避免的雜質(zhì)。
[0010] 本發(fā)明耙片用熱軋帶鋼各成分作用機理為：
[0011] C是鋼中主要的固溶強化元素。C含量若低于0. 10%，則很難保證耙片熱處理后的 硬度，另一方面C含量若高于0. 40 %，則惡化鋼的韌塑性。因此，C含量要控制在0. 20 %~ 0? 40%〇
[0012] Mn是良好的脫氧劑和脫硫劑，是保證鋼的強度和韌性的必要元素。錳和鐵形成固 溶體，能提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強度。Mn與S結(jié)合形成MnS，避免晶界處形成 FeS而導(dǎo)致的熱裂紋影響耙片用鋼的熱成形性。同時Mn也是良好的脫氧劑并增加淬透性。 中低碳鋼中Mn含量低，不能滿足熱處理后高強硬性的要求，Mn含量過高影響焊接性能，且 增加生產(chǎn)成本，因此，綜合考慮成本及性能要求等因素，Mn含量應(yīng)該控制在1. 1 %~1.7%。
[0013] Si是鋼中常見元素之一，在煉鋼過程中用作還原劑和脫氧劑，固溶形態(tài)的Si能 提高屈服強度和韌脆轉(zhuǎn)變溫度，但若超過含量上限將降低韌性和焊接性能。因此〇. 1%~ 0. 40%的Si保留在鋼中是必要的。
[0014] P和S都是鋼中不可避免的有害雜質(zhì)，它們的存在會嚴重惡化鋼的韌性，因此要采 取措施使鋼中的P和S含量盡可能降低。根據(jù)本發(fā)明，最高P含量限制在0. 020%，最高S 含量限制在0.010%。
[0015] B :0. 002%~0. 006%，硼作為提高淬硬性元素，可明顯提高鋼板淬硬性。硼提高 淬透性的能力很強，〇? 001 %~〇? 003%的硼相當于0? 6%錳、0? 7%鉻、0? 5%鑰和1. 5%鎳， 故極少量的硼即可節(jié)約大量貴重合金元素。硼含量過高過低，均會影響其淬透性。
[0016] Cr是顯著提高鋼的淬透性元素，鋼中加入適量的Cr,還可提高鐵素體電極電位， 促使鋼的表面形成致密的氧化膜，提高其耐蝕性。Cr含量過低，油淬時不能保證淬硬性；Cr 含量過高，增加合金成本，淬后硬度過高，因此，本發(fā)明控制Cr含量0. 10%~0.80%。
[0017] A1是細化晶粒元素，鋼中加入適量的A1可以形成微細的A1N粒子，細化晶粒，使鋼 熱處理后組織均勻細小，提高熱處理后硬度。A1與N結(jié)合，降低BN的形成率，減少了 BN的 危害，使B充分固溶，發(fā)揮其提高淬硬性的作用。A1含量過多，易形成A1203夾雜，影響鋼板 內(nèi)在質(zhì)量，因此A1含量控制在0. 010~0. 050%。
[0018] Ti彡0. 1%，Ti是強氮化物形成元素，鋼中進行微量Ti處理后，可以析出微細的 TiN和TiCN粒子，阻礙奧氏體晶粒長大，細化晶粒.另一方面Ti和AL均可以與N結(jié)合，降 低BN的形成率，減少了 BN的危害，充分發(fā)揮固溶B提高淬硬性的作用。
[0019] V < 0. 1 %，V是細晶強化和沉淀強化微合金元素，在鋼中添加微量的V，在熱加工 過程中可以析出微細的VN和VCN等粒子，抑制奧氏體的形變再結(jié)晶，阻止奧氏體晶粒的長 大，細化晶粒.并可降低BN的形成率，減少了 BN的危害。因此，鋼中加入適量的V可提高 熱軋鋼板的韌塑性及鋼熱處理后的強度和韌性。
[0020] 鋼中Al、Ti和V過多，與C生成化合物，鋼中固溶C含量減少，降低淬后硬度。因 此控制Ti和V含量均< 0. 1 %。
[0021 ] N < 0. 0070 %，鋼中含適量的N，促進其與Ti結(jié)合形成細小的TiN粒子，細化晶粒， 提高強度。但含硼鋼如果N含量過高，易形成BN化合物，推遲奧氏體再結(jié)晶，提高含硼鋼的 奧氏體化溫度，增加鑄坯加熱控制難度，而且減少沿晶偏聚的硼原子含量，降低硼鋼的淬透 性。
[0022] 通過低C的成分設(shè)計，提高鋼板韌塑性.通過同時添加Mn、B和Cr元素，提高淬透 性和淬硬性，使耙片油淬和回火處理后具有較高的強韌性匹配，提高耙片使用壽命。同時通 過添加微量Ti、Al、V元素，減少鋼中游離N含量，降低BN的形成率，減少了 BN的危害，充分 發(fā)揮固溶B提高淬硬性的作用。與新型中低碳水淬耙片用鋼相比，本發(fā)明C、Mn含量略高， 且同時添加Cr元素，可以明顯提高鋼板油淬時的淬透性和淬硬性，在原有65Mn油淬生產(chǎn)設(shè) 備條件下，即可制造出強韌性優(yōu)異的耙片。
[0023] 鋼液中的硼很容易與氧和氮化合，形成化合物，減弱固溶硼的上述作用，而且，B、N 的化合物會推遲奧氏體再結(jié)晶，提高含硼鋼的奧氏體化溫度，因此，在加硼之前要先加適量 的脫氧劑脫氧，加適量的Ti和V固氮，將氧、氮含量控制在較低水平，再在精煉后期加硼合 金化，提高硼的收得率，控制硼含量。N與Ti和V結(jié)合后，降低了 N與硼的結(jié)合機率，保證了 鋼中固溶C和B的含量，充分發(fā)揮鋼中固溶C和B提高淬硬性的作用。
[0024] -種耙片用帶鋼生產(chǎn)方法，包括轉(zhuǎn)爐冶煉、電爐精煉、板坯連鑄連軋及超快速冷 卻、卷取及緩冷工藝，其特征在于：
[0025]精煉過程先加脫氧劑脫氧，再加Ti、V微合金化固氮，控制0彡0. 002 %、 N < 0. 007%后，在精煉后期加砸合金化，加砸后5~8min內(nèi)結(jié)束精煉，控制鋼中砸含量。
[0026] 采用板坯連鑄連軋生產(chǎn)工藝，坯厚120~200mm ;
[0027] 連鑄后鑄坯不下線，直接進加熱爐加熱，保證鑄坯入爐溫度在830°C以上，加熱溫 度1100~1200°C，保溫1~2h ;
[0028] 粗軋和精軋均采用高壓水除鱗；粗軋開軋溫度1050~