一種適合水淬的熱軋帶鋼耙片及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種采用熱軋帶鋼制成的耙片及其制造方法，特 別是涉及一種適合水淬的熱軋帶鋼耙片及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，農(nóng)機具配件一耙片普遍采用65Mn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。
[0003] 隨著我國環(huán)保意識的增強，油淬的熱處理工藝將逐漸被水淬所低替，耙片行業(yè)也 正在積極進行淬火工藝的改革。而65Mn由于含碳量高，脆性較高、塑韌性差，不適合水淬生 產(chǎn)工藝。
[0004] 《ΜΟ-Nb貝氏體鋼的鑄態(tài)組織與耐磨性研究》，《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。
[0005] 專利"CN85100775A-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。
[0006] 專利"CN101148737A-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，不能用于制造耙片。
[0007] 專利"CN102080179A-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 未提用鋼板熱處理后性能，分析認(rèn)為該鋼板碳含量低，熱處理后硬度不足，不適用于制作耙 片。
[0008] 上述文獻及發(fā)明提及的鋼種及生產(chǎn)工藝均不適于水淬方法生產(chǎn)耙片。
[0009] 因此，如何制造一種適用于水淬方法制作耙片的中低碳新型熱軋帶鋼，使成品耙 片具有高淬硬性、高耐磨性的同時又具有高韌塑性，明顯提高耙片使用壽命，同時滿足環(huán)保 需要，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員的一項新課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明公開一種適合水淬的熱軋帶鋼耙片及制造方法，用其制作的耙片具有高淬 硬性、高耐磨性的同時又具有高的韌塑性，使用壽命明顯提高，同時滿足環(huán)保需要。
[0011] 本發(fā)明耙片的化學(xué)成分按重量百分比計為：C:0.22%~0.34%，Si:0. 1 %~ 0· 40%，Mn: 1. 0 % ~1. 5%，N彡 0· 0070%，Ti:彡 0· 1%，B:0· 001 % ~0· 006 %， V: <0.1%，雜質(zhì)元素0.020%和0.010%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0012] 以下詳細闡述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)用鋼各合金成分作用機理，按重量百分比：
[0013] C :0· 22%~0· 34%
[0014]C是鋼中主要的固溶強化元素。C含量若低于0.22%，則很難保證耙片熱處理后 的硬度，另一方面C含量若高于0.34%，則水淬后惡化鋼的韌塑性。因此，C含量要控制在 0· 22%~0· 34%〇
[0015] Μη :1· 0%~1· 5%
[0016]Μη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。Μη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Μη也是良好的脫氧劑并增加淬透性。 中低碳鋼中Μη含量低，不能滿足熱處理后高強硬性的要求，Μη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，Μη含量控制在1.0%~1.5%。
[0017]Si:0· 1%~0· 40%
[0018]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。
[0019]P0. 020%,S0. 010%
[0020] P和S都是鋼中不可避免的有害雜質(zhì)，它們的存在會嚴(yán)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%。
[0021] Β:0·001%~0·006%
[0022] 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， 0. 001 %~0. 003 %的硼相當(dāng)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。鋼中添加Β元素，鋼的淬透 性顯著提高，使含碳量低于0. 34%時的鋼板油淬火后可獲得全部的馬氏體組織，且顯著提 高鋼的淬硬性。
[0023]Ti: ^ 0. 1%
[0024]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V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。
[0025]V: ^ 0. 1%
[0026]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。
[0027] 鋼中Ti和V過多，與C生產(chǎn)TiC或TiVC等含碳化合物，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 %。
[0028]N^ 0. 0070%
[0029] 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。因此，控 制鋼水中N含量小于0. 0070%。
[0030] 上述成分設(shè)計采用低C含量，熱軋鋼板韌塑性好，提高成型性，且適合水淬，水淬 后不易形成裂紋。通過添加Μη和B元素，提高鋼板淬透性和淬硬性，同時加入微量V和Ti， 即能細化晶粒，又可以降低鋼中固溶的N含量，降低BN的生成率，減少了BN的危害，充分發(fā) 揮固溶B提高淬硬性的作用，使鋼板具有較高的強韌性匹配，提高耙片使用壽命。
[0031] 與油淬耙片用鋼板相比，無需添加Cr元素，C、Μη含量低，水淬不易開裂，且完全 滿足耙片硬度要求，硬度高于油淬耙片。
[0032] 本發(fā)明工藝包括制造耙片的熱軋帶鋼生產(chǎn)工藝和耙片的熱處理工藝，整體工藝包 括轉(zhuǎn)爐冶煉、電爐精煉、板坯連鑄連軋及超快速冷卻、卷取后緩冷、耙片沖壓成型、淬火、回 火，具體工藝如下：
[0033] 1)、熱軋帶鋼冶煉工藝：
[0034] (1)冶煉過程中要求精煉加脫氧劑脫氧保證0 < 0. 002 %后，加Ti和V微合金化 并固氮，在精煉后期加硼合金化，鋼水加硼后< 8分鐘結(jié)束精煉，提高硼的收得率，控制鋼 中硼含量。
[0035] 2).采用薄板還連鑄連乳生產(chǎn)工藝，板還厚100mm~200mm，鑄還不下線，連鑄后直 接進加熱爐加熱軋制，要求鑄坯入爐溫度830°C以上。
[0036] 3)熱軋帶鋼軋制及冷卻工藝：
[0037](1)板坯加熱溫度1100°C~1200°C，保溫1~2小時，保證軋制前原始奧氏體晶粒 細小均勻；
[0038] (2)精粗軋均采用高壓水除鱗，保證成品鋼板表面質(zhì)量；
[0039] (3)開軋溫度1050°C~1150°C，終軋溫度控制在920°C~980°C;
[0040] (4)冷卻采用超快冷卻工藝，帶鋼出精軋機后立即進入超快速冷卻裝置，以50°C/ S~100°C/S的冷速瞬間冷卻到550°C~650°C進行卷取，鋼板卷取后立即加罩緩慢冷卻， 以減少鋼板組織應(yīng)力，提高韌塑性，加罩緩冷時間大于48小時以上，以保證組織均勻，性能 穩(wěn)定。
[0041] 4)耙片熱處理工藝：
[0042] (1)沖壓成型、淬火
[0043] 上述熱軋帶鋼冷沖成耙片毛坯，隨爐加熱、保溫，耙片毛坯淬火前加熱溫度為 830°C~950°C，保溫時間為10~30分鐘，出爐熱壓一定弧度成型后，立即進入淬火介質(zhì)，淬 火，其耙片進入淬火介質(zhì)前溫度> 820°C，在淬火介質(zhì)內(nèi)停留時間為2~20分鐘，出淬火介 質(zhì)的溫度彡200°C;
[0044] ⑵回火
[0045] 耙片毛坯出淬火介質(zhì)后，立即進入回火爐回火，回火加熱溫度為200~300°C，保 溫時間為2~6小時。
[0046] 上述淬火工藝中的水淬淬火介質(zhì)為彡10 %的NaCl水溶液。
[0047] 上述毛坯耙片的熱壓弧度為15度~60度。
[0048] 與油淬耙片用鋼相比，此發(fā)明熱處理工藝中水淬時間短，回火保溫時間更長。這是 因為，水介質(zhì)冷卻快，鋼板變形大，造成淬火后耙片內(nèi)部組織應(yīng)力大，因此，較短時間內(nèi)鋼板 即可達到較高的硬度，且需要較長時間進行回火處理，以減少應(yīng)力。由于此發(fā)明鋼的碳含量 低，熱成