10.9级高强度螺栓ML20MnTiB热轧盘条的开发
发布时间:2014-08-26 05:57
作者:互联网
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68
1.ML
20MnTiB冷镦钢主要用于
生产10.9级以上高
强度紧固件,
需要有良好的力学性能及
淬透性,根据
用户对使用性能的要求考虑到
钢的
冷镦性能和强度、塑性、
韧性匹配,适当降低了C含量,并严格
控制有害元素P、S的含量,同时为
保证钢的淬透性,适当提高了钢中B的加入量。该钢化学成分控制见表1。表1:ML20MnTiB钢化学成分(质量百分数) %
项目 | GB/T6478 | 试制要求 |
C | 0.19~0.24 | 0.19~0.22 |
Si | ≤0.30 | 0.08~0.20 |
Mn | 1.30~1.60 | 1.40~1.55 |
P | ≤0.030 | ≤0.020 |
S | ≤0.035 | ≤0.015 |
Alt | ≥0.02 | ≥0.02 |
B | 0.0005~0.0035 | 0.0015~0.0039 |
Ti | 0.04~0.10 | 0.04~0.06 |
2.1、微
合金B元素 微量的B元素
固溶人
奥氏体之中,可显著地抑制多边形
铁素体在奥氏体
晶界上形核,从而提高钢的淬透性。然而,B和N、O有很强的
亲和力,如果B是以氧化物和
氮化物的形式存在,便丧失了抑制
铁素体晶界形核的作用,故一般在加B前先加入适量的Al脱氧,再加适量的Ti固N,以避免形成B的氮、氧化合物,确保B固溶于奥氏体中。钢中N含量越高,B的
回收率就越低。许多研究表明,当钢中N含量控制在55×10-6以下时,B的回收率可有效稳定在70%以上。N含量超过100×10-6时,钢中的B回收率很低,基本以氮化物的形式存在,失去了提高钢淬透性的作用。 2.2、微合
金Ti元素 Ti元素与C、N、S均有较强的亲和力,Ti元素一方面与C、N结合形成
碳、氮化物产生细晶强化作用,明显提高钢的强度;另一方面又能与S作用形成塑性比长条状MnS低得多的球状Ti4C2S2,钢中的MnS逐渐被消除,变成可
改善材料韧性和成形性的球状
夹杂物,从而降低MnS的有害作用,改善钢的横向性能。 Ti在钢中首先形成TiN,但只有细小的TiN颗粒才能细化组织,起到强化作用。随着Ti含量的增加,TiN颗粒粗化,细小TiC的数量增加,析出强化作用导致钢的强度随
钛含量的增加而显著升高,但Ti含量过高,非共格析出物数量增加,会减弱析出强化效果,同时形成的碳、氮化物会引起钢的脆化。所以钢中有效钛的主要含量取决于S、N的含量,含量越低,有效钛的含量越高,只有当钢中有效钛含量满足:w(Ti全)>3.4w(N)+3w(s)时,TiC粒子的析出强化作用才能体现出来。3、生产
工艺 3.1、炼钢连铸工艺 ML20MnTiB钢采用了顶底复吹
转炉、LF精炼、全程保护浇铸的生产工艺进行冶炼,为充分保证合金控制要求,出钢前采用
铝脱氧,严格控制钢水过氧化及下渣量。LF炉需要保证有足够的
白渣时间,并且通过造好
泡沫渣以及适当的搅拌来避免钢水与空气的接触,以防增氮。通电结束后依次加入
钛铁和
硼铁合金,并保证加
硼铁前有不低于3min的搅拌时间。采用6机6流连铸机150mm×150mm小
方坯连铸,并严格做好长
水口、中间包、浸入式水口的密封保护
工作,采用合适的结晶器保护渣和弱的二冷段配水工艺。 3.2、轧制工艺 轧制工艺设备:步进梁式加
热炉→高压水除鳞装置→18架粗轧、中轧、预
精轧机组→8架45°无扭精轧机组→4架减定径机组→斯太尔摩线。加热温度采用了不超过1100℃的低温加热,吐丝温度控制为(850±20)℃,采用斯太尔摩延迟
冷却工艺,以确保轧材具备良好稳定的组织以及适宜的
晶粒度。4、
热轧盘条的组织性能 4.1、热轧盘条组织 ML20MnTiB热轧盘条(Ф20mm)的微观组织如图1所示,为铁素体+
珠光体组织,晶
粒度为9.0~10.0级。没有发现由于Ti和B等高淬透性元素加入引起的
贝氏体组织,说明轧材采用了比较合理的控轧控冷工艺。 4.2、热轧盘条的淬透性 从Ф20mm热轧盘条上取样测定其淬透性,
淬火介质为室温下的水,结果见表2。可见,对于直径达到Ф20mm的大
规格盘条,其芯部也能完全淬透,见图2,
硬度均保持在HRC40以上,边缘硬度和芯部硬度值偏差小于4。4.3、热轧盘条的
调质处理及性能 试验确定ML20MnTiBФ20mm热轧盘条最优调质处理工艺为880℃淬火(水淬),420℃
回火。盘条经调质处理后,抗拉强度为1120MPa,
伸长率为10%,收缩率为70%,均满足10.9级紧固件的性能要求。5.结论 山西新泰
钢铁公司开发的高强度冷镦钢ML20MnTiB,较好地控制了钢中Ti、B的有效成分,从而保证了钢的淬透性;合理的控轧控冷工艺确保了钢的高塑性和表面低硬度性能,避免了盘条贝氏体组织的形成,经用户使用,反映良好。 (来源:炼钢)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。