一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条及其生产方法与流程

1.本发明属于冷镦钢生产技术领域，涉及一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条及其生产方法。


背景技术：

2.10.9级汽车紧固件主要用于汽车的动力系统，对疲劳性能和耐延迟断裂性能要求严格。 10.9级汽车紧固件用冷镦钢材料大多采用scm435等crmo系合金冷镦钢生产，由于钢中含有较多的合金元素，生产过程极易产生偏析和中心疏松，对紧固件的疲劳性能和耐延迟断裂性能产生影响。
3.为改善钢的偏析，传统方法往往采取轻压下的措施，在钢坯连铸过程对铸坯进行压下，将铸坯中心未凝固的液态钢水进行挤压，以改善偏析程度，这对于铸坯压下部位的精确选择有较高的要求，且对于中心部位的偏析不能够完全消除，只能够缩小中心偏析区域的大小。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条及其生产方法，满足对高疲劳和耐延迟断裂性能的要求。
5.本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
6.一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条，所述冷镦钢盘条的成分按重量百分比为：c： 0.32～0.40％，si：0.15～0.35％，mn：0.60～1.00％，p≤0.015％，s≤0.010％，cr：0.90～1.20％， mo：0.15～0.25％，ni≤0.20％，cu≤0.20％，n≤0.0060％，o≤0.0015％，h≤0.0002％，还含有al：0.015～0.050％、ti：0.02～0.05％、b：0.0008-0.0035％、v：0.02～0.05％、nb：0.01～0.04％中的一种或几种，其余为fe和杂质。
7.一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条的生产方法，包括以下步骤：
8.步骤一，电炉冶炼；
9.步骤二，lf vd双精炼；
10.步骤三，大圆坯连铸；
11.步骤四，开坯；
12.步骤五，加热；
13.步骤六，控制轧制；
14.步骤七，吐丝；
15.步骤八，控冷。
16.进一步的技术方案，所述大圆坯连铸过程采取低过热度，所述低过热度的温度范围是 15～25℃。
17.进一步的技术方案，所述大圆坯连铸过程采取三段式组合电搅，所述三段式组合电搅包括结晶器电磁搅拌、铸流电磁搅拌和末端电磁搅拌。
18.进一步的技术方案，所述开坯过程辅以高温扩散，所述高温扩散温度为1250℃。
19.进一步的技术方案，开坯及轧制过程辅以532～11900的总压缩比。
20.进一步的技术方案，连铸坯断面为ф600mm。
21.进一步的技术方案，还包括对成品的性能进行检验。
22.更进一步的技术方案，还包括对检验合格的成品依次进行包装、称重和标记，最后入库。
23.本发明的有益效果为：
24.(1)本发明的一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条，将冷镦钢盘条的成分按重量百分比设置为：c：0.32～0.40％，si：0.15～0.35％，mn：0.60～1.00％，p≤0.015％，s≤0.010％， cr：0.90～1.20％，mo：0.15～0.25％，ni≤0.20％，cu≤0.20％，n≤0.0060％，o≤0.0015％， h≤0.0002％，还含有al：0.015～0.050％、ti：0.02～0.05％、b：0.0008-0.0035％、v：0.02～0.05％、 nb：0.01～0.04％中的一种或几种，其余为fe和杂质，满足对高疲劳和耐延迟断裂性能的要求；
25.(2)本发明的一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条的生产方法，在大圆坯连铸过程中，采取低过热度和三段式组合电搅，开坯过程辅以高温扩散，开坯及轧制过程辅以大压缩比，提高盘条的致密度和组织均匀性，改善盘条的低倍疏松和偏析；
26.(3)本发明将低过热度的温度范围设置为15～25℃，三段式组合电搅包括结晶器电磁搅拌、铸流电磁搅拌和末端电磁搅拌，高温扩散温度设置为1250℃，总压缩比为532～11900；使得10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条低倍一般疏松、中心疏松和锭型偏析均≤0.5级；夹杂物a b c d细系≤4级，夹杂物ds≤1.0级；总脱碳层深度≤0.7％d；表面裂纹深度≤0.03mm；获得良好的表面质量和内部质量，满足客户对高疲劳和耐延迟断裂性能的要求。
具体实施方式
27.下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
28.本发明一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条的所含组分及重量百分比为：
29.c：0.32～0.40％，si：0.15～0.35％，mn：0.60～1.00％，p≤0.015％，s≤0.010％，cr：0.90～1.20％， mo：0.15～0.25％，ni≤0.20％，cu≤0.20％，n≤0.0060％，o≤0.0015％，h≤0.0002％，还含有al：0.015～0.050％，ti：0.02～0.05％，b：0.0008-0.0035％，v：0.02～0.05％，nb：0.01～0.04％中的一种或几种，其余为fe和不可避免的杂质。
30.上述元素组成在本技术中的具体效果如下：
31.c含量过高会降低钢的延展性，增加紧固件延迟断裂风险性，不利于冷镦钢的使用，而 c含量过低会影响冷镦钢的强度，因此本技术将c含量控制在0.32～0.40％。
32.si主要集中于钢表面，提高耐腐蚀性能，但si元素的提高会加剧钢材的脱碳，故根据本技术中的c含量，将si含量控制在0.15～0.35％。
33.mn能够提高奥氏体组织的稳定性，显著提高钢的淬透性，但过量的mn会降低钢的塑形； mn含量控制在0.60～1.00％。
34.p可以提高锈层稳定性，增加钢的耐候性能，但p通常会引起s和mn的共同偏聚，对
产品的组织和性能的均匀性有害，因此，p含量的范围是：p≤0.015％。
35.s的存在促使冷镦钢产生热脆和生锈，但s与p、mn的化合物能改善切削性能，有利于攻螺纹。为保证冷镦钢盘条具有良好的性能，设置冷镦钢中s≤0.010％。
36.cr元素在钢中显著提高强韧性和热强性，提高耐延迟断裂性，但过量的cr增加钢的回火脆性倾向，cr的含量控制在0.90～1.20％。
37.mo是非常有效延缓紧固件延迟断裂的元素，同时mo也是增加淬透性和析出硬化元素，有效提高钢热处理回火后的强度，但mo含量过剩会恶化钢的冷加工性能；对于本技术10.9 级汽车紧固件用冷镦钢盘条，其mo含量控制在0.15～0.25％。
38.ni能稳定奥氏体，增加钢的淬透性，同时显著提高低温韧性，考虑到ni是贵金属，本技术中ni含量的范围是：ni≤0.20％。
39.cu能提高钢的耐蚀性能，可改变锈层的吸湿性，但是cu也会恶化钢的耐延迟断裂性能，故将cu含量的范围设置为：cu≤0.20％。
40.n元素的存在，会导致钢产生时效性，同时会降低钢的冷加工性能，控制n≤0.0060％。
41.o在钢中形成氧化物夹杂，控制o≤0.0015％。
42.钢中h元素会影响冷镦钢的力学性能，降低冷镦性能，控制h≤0.0002％。
43.al是较强脱氧元素，同时提高钢的抗氧化性能，但是al含量过多，会导致钢的耐延迟断裂性降低，al含量控制在0.015～0.050％。
44.ti在钢中形成tic和tin，有效改善高强钢的耐延迟断裂性能，加入过量的ti，容易形成夹杂物，本技术将ti含量控制在0.02～0.05％。
45.b可在淬火时偏聚于奥氏体晶界，抑制铁元素形核，从而提高钢的淬透性。将b的含量控制在0.0008-0.0035％。
46.v与c形成碳化物，可提高抗氢腐蚀能力，v含量控制在0.02～0.05％。
47.nb可以改变钢的力学性能，本技术中nb含量设置为0.01～0.04％。
48.一种10.9级汽车紧固件用冷镦钢盘条的生产流程，包括：电炉冶炼
→
lf vd双精炼
→
大圆坯连铸
→
开坯
→
加热
→
控制轧制
→
吐丝
→
控冷
→
检验
→
包装
→
称重
→
标记
→
入库。
49.s1，电炉冶炼
50.电炉冶炼时，出钢前定氧，出钢过程中留钢操作，避免下渣。
51.s2，lf vd双精炼
52.lf炉精炼过程中，将c、mn、cr、ni、cu、v、p等元素调整至目标成分，随后立即出站，lf炉精炼全程采用弱搅拌操作；
53.vd精炼采用高真空度，高真空度控制在67pa以内，并保持不少于15min。
54.s3，大圆坯连铸
55.大圆坯连铸过程采取低过热度和三段式组合电搅，辅以高温扩散和大压缩比，提高盘条的致密度和组织均匀性，改善盘条的低倍疏松和偏析；
56.本实施例中连铸坯断面为ф600mm，轧制盘条直径为5.5-26mm；
57.低过热度的温度范围是15～25℃，三段式组合电搅包括结晶器电磁搅拌、铸流电磁搅拌和末端电磁搅拌；
58.通过上述大圆坯连铸过程中的温度设置及操作，本技术10.9级汽车紧固件用冷镦
钢盘条低倍一般疏松、中心疏松和锭型偏析均≤0.5级；夹杂物a(s化物类) b(氧化铝类) c (硅酸盐类) d(球状氧化物类)细系≤4级，夹杂物ds(单颗粒球状类)≤1.0级；总脱碳层深度≤0.7％d(d为钢材截面公称尺寸)；表面裂纹深度≤0.03mm；满足客户对高疲劳和耐延迟断裂性能的要求。
59.s4，开坯
60.在初轧机上将大圆坯连铸后铸坯进行轧成钢材轧机所需要的钢坯；
61.开坯过程辅以高温扩散，高温扩散温度为1250℃，并保温8-10h。
62.s5，加热
63.将钢坯置于加热炉中加热，加热炉均热温度是1020～1080℃。
64.s6，控制轧制
65.1)开始轧制阶段，轧制的温度为880-950℃；
66.2)减定径阶段，减定径温度为770-800℃；
67.开坯及盘条轧制过程辅以532～11900的总压缩比。
68.s7，吐丝
69.吐丝温度为790-810℃。
70.s8，控冷
71.将盘条按照斯太尔摩冷却线缓慢冷却，成为盘条成品；按照斯太尔摩冷却线进行缓慢冷却时，将盘条置于保温罩中进行保温，并控制盘条相变冷速在1℃/s以内。
72.s9，检验
73.对盘条成品的性能进行检验，包括检验组织、冷镦开裂率、热处理后拉伸性能。
74.s10，再对合格的盘条成品依次进行包装、称重和标记，最后入库。
75.所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。