【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热轧碳素盘条，具体涉及一种10.9级热轧碳素减退火冷镦钢盘条及其制造方法。
技术介绍
1、随着紧固件产品结构不断向高强化升级，中高强度紧固件比例不断提高，10.9级紧固件的生产需将冷镦钢盘条用多次拉拔、多次球化退火、冷镦成型和调质处理达到性能等级要求，其球化退火采用将盘卷放线或拉拔后的热轧盘条加热至奥氏体化后，再退火处理使钢中的碳化物球化来降低材料硬度、提高冷变形性，但多次球化退火同时带来了工序多、排放和能耗大的问题。现有10.9级紧固件产品用热轧盘条主要通过添加提高材料淬透性的元素，以到达紧固件产品的高强化升级目标，而省略合金元素的碳素钢具有材料成本低、冶炼简单的优势，因此，需要开发10.9级热轧碳素减退火冷镦钢盘条，用于至少减少一道后续球化退火工序，以满足高强度紧固件螺栓绿色制造的市场使用需求。
2、热轧碳素冷镦钢盘条较合金化热轧盘条难以满足10.9级紧固件减退火制造的技术难点和成因在于：
3、（1）现有10.9级热轧冷镦钢盘条主要通过降低影响盘条塑韧性的碳含量，添加ti、al、b、mo等材料淬透性元素来保证强度等级，结合斯太尔摩风冷线的控冷手段制造，但淬透性元素的添加，易在斯太尔摩风冷线控冷工序中出现马氏体、贝氏体等恶化塑性组织，导致在冷加工过程的开裂风险提高，为达到减退火或免退火应用，轧后会采用低温吐丝和缓慢冷却来增加组织中铁素体占比进行塑性调整，例如：专利 cn117265408a公开的一种免退火冷镦钢及其制造方法及以其得到的紧固件 ，采用c-si-mn-al-cr-mo-b-mg
4、（2）为了降低碳素冷镦钢的球化退火时间，现有技术中有的采用低温轧制来增加钢材内部的畸变能，利用珠光体中渗碳体片层呈亚稳状态，下线后通过退火使得渗碳体熔断和析出来快速球化，例如：专利 cn116426818a公开的一种快速球化中碳碳素棒钢及其制造方法，采用c-si-mn-cr-al-ca成分设计，结合低温加热和超低温轧制使得短时球化后抗拉强度达545~582mpa，但强塑性较不足，极易导致热轧盘条在10.9级紧固件拉拔及冷镦过程的开裂风险提高。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一，本专利技术提供一种10.9级热轧碳素减退火冷镦钢盘条及其制造方法，基于c-si-mn碳素化学成分设计高效生产并调控热轧盘条组织性能，特别是提高冷镦钢盘条塑性，降低冷加工因异常组织导致的开裂风险，用于至少减少一道退火工序下实现10.9级高强度紧固件绿色制造，以满足市场使用需求。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、一种10.9级热轧碳素减退火冷镦钢盘条，所述冷镦钢盘条的化学成分及质量百分比包括：c：0.42％~0.48％、si：0.1％~0.25％、mn：0.6％~0.9％、p≤0.020％、s≤0.020％，其余为fe和不可避免杂质；其显微组织包括由体积百分比为70%~76%的回火珠光体、少量回火魏氏体和片层熔断珠光体所组成的混合组织。
4、上述冷镦钢盘条的化学成分及质量百分比设计依据包括：
5、（1）碳：c是钢中最基本有效且经济的强化元素，在冷镦钢中主要以渗碳体的形式存在，随着碳含量增大，能显著提高钢材的抗拉强度，但会导致钢材的冷脆性和热敏感性增大，先共析组织减少，对调控魏氏体组织不利，因此以降低材料成本、相变时先析出少量魏氏体组织为目的，在不添加ti、al、b、mo等材料淬透性元素、nb、v等元素等细化晶粒元素的基础上，为了保证10.9级非调紧固件的最终强度级别，适当提高碳含量，c的质量百分比控制为0.42％~0.48％。
6、（2）硅：si元素是良好的脱氧剂，可以提高钢的淬透性和抗拉强度，降低钢的临界冷却速度，容易促使组织形成珠光体，但硅过量将增加表面脱碳倾向，提升钢的冷加工硬化程度而使钢的冷塑性变形和韧性降低，为了兼顾钢的冷镦性能，适当降低si含量，因此si的质量百分比控制为0.1％~0.25％。
7、（3）锰：mn元素是良好的脱氧剂和脱硫剂，也可通过固溶强化作用提高盘条的强度级别和淬透性，增加奥氏体冷却时的过冷度，对细化珠光体、促进魏氏组织形成有利，但mn含量过高会加剧钢的偏析，增加钢的过热敏感性和回火脆性倾向，对钢的塑性、组织控制均产生不利影响，为了兼顾钢的强度、组织控制和冷加工性能，适当提高mn含量，因此mn的质量百分比控制为0.6％~0.9％。
8、（4）磷、硫：p元素和s元素属于杂质元素，偏聚在晶界会降低钢的韧性，越低越好，因此控制p≤0.020％、s≤0.020％。
9、在上述冷镦钢盘条采用中c-低si-高mn、省却淬透性元素和的碳素钢成分基础上，显微组织中的回火珠光体保留了强度高于铁素体、塑性高于贝氏体的珠光体的强塑性能适中的特点，用回火进一步降低珠光体组织应力改善其韧性，同时用细片层间距的珠光体熔断形成片层熔断珠光体，来达到综合提高冷镦钢塑性的作用，回火魏氏体利用了碳素钢种在省却细化晶粒元素后奥氏体晶粒较粗，冷却后更易因切变机制、在高温碳扩散转移条件下析出魏氏体组织的特点，保留了魏氏体高硬度的特征，用回火显著降低魏氏体组织的位错密度，来改善塑韧性能，获得既强又韧的组织性能，相较于现有通过加入淬透性元素后用细化晶粒来提升盘条强度，上述冷镦钢盘条用以回火珠光体为主、少量回火魏氏体提供基体强度，弥补了省略淬透性元素后来带的强度损失，相较于现有通过增大组织中的铁素体比例来改善盘条塑性或利用珠光体片层的亚稳状态来简化退火，上述冷镦钢盘条用珠光体和魏氏体组织的回火态组织改善和消除内应力、提高组织稳定性，明显改善脆性，结合少量的片层熔断珠光体，可以在兼顾盘条强度的同时得到高塑性的冷镦钢盘条，通过降低组织位错密度以及片层熔断珠光体更易球化降低退火难度，用于后续制造10.9级紧固件时至少减少一道球化退火工序，具有良好的市场应用前景。...
【技术保护点】
1.一种10.9级热轧碳素减退火冷镦钢盘条，其特征在于，所述冷镦钢盘条的化学成分及质量百分比包括：C：0.42％~0.48％、Si：0.1％~0.25％、Mn：0.6％~0.9％、P≤0.020％、S≤0.020％，其余为Fe和不可避免杂质；其显微组织包括由体积百分比为70%~76%的回火珠光体、体积百分比为22%~28%的回火魏氏体，其余片层熔断珠光体所组成的混合组织。
2.根据权利要求1所述的10.9级热轧碳素减退火冷镦钢盘条，其特征在于，所述回火珠光体的片层间距为75~100nm。
3.根据权利要求1所述的10.9级热轧碳素减退火冷镦钢盘条，其特征在于，所述冷镦钢盘条的直径为6.5~18.0mm，抗拉强度为880~910MPa，断面收缩率为57%~61%。
4.一种10.9级热轧碳素减退火冷镦钢盘条的制造方法，其特征在于，其制造方法包括：
5.根据权利要求4所述的10.9级热轧碳素减退火冷镦钢盘条的制造方法，其特征在于，所述线材采用热轧生产，控制终轧温度为980~1010℃，终轧压下量为26%~36%，线材晶粒度≤8级。>
6.根据权利要求5所述的10.9级热轧碳素减退火冷镦钢盘条的制造方法，其特征在于，所述吐丝温度≤980℃。
7.根据权利要求4~6任意一项所述的10.9级热轧碳素减退火冷镦钢盘条的制造方法，其特征在于，所述在线盐浴弱等温的等温温度控制在525~555℃，等温处理时间控制在30~230s。
8.根据权利要求7所述的10.9级热轧碳素减退火冷镦钢盘条的制造方法，其特征在于，所述在线盐浴弱等温的盐浴槽前端控制熔盐循环量为450~650t/h，熔盐温升≤8℃，盐浴槽后端控制熔盐循环量为250~450t/h，熔盐温升≤3℃。
9.根据权利要求7所述的10.9级热轧碳素减退火冷镦钢盘条的制造方法，其特征在于，所述辊道快冷控制盘条的冷却速度为3~6℃/s，控制盘条在450℃以下进行集卷。
10.根据权利要求9所述的10.9级热轧碳素减退火冷镦钢盘条的制造方法，其特征在于，所述辊道快冷采用保温罩开启或同时将风机按总风量的15%~40%开启，风机的总风量为16-26万m3/h，由辊道按0.9~1.6m/s的辊道速度输送盘条。
...【技术特征摘要】
1.一种10.9级热轧碳素减退火冷镦钢盘条，其特征在于，所述冷镦钢盘条的化学成分及质量百分比包括：c：0.42％~0.48％、si：0.1％~0.25％、mn：0.6％~0.9％、p≤0.020％、s≤0.020％，其余为fe和不可避免杂质；其显微组织包括由体积百分比为70%~76%的回火珠光体、体积百分比为22%~28%的回火魏氏体，其余片层熔断珠光体所组成的混合组织。
2.根据权利要求1所述的10.9级热轧碳素减退火冷镦钢盘条，其特征在于，所述回火珠光体的片层间距为75~100nm。
3.根据权利要求1所述的10.9级热轧碳素减退火冷镦钢盘条，其特征在于，所述冷镦钢盘条的直径为6.5~18.0mm，抗拉强度为880~910mpa，断面收缩率为57%~61%。
4.一种10.9级热轧碳素减退火冷镦钢盘条的制造方法，其特征在于，其制造方法包括：
5.根据权利要求4所述的10.9级热轧碳素减退火冷镦钢盘条的制造方法，其特征在于，所述线材采用热轧生产，控制终轧温度为980~1010℃，终轧压下量为26%~36%，线材晶粒度≤8级...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭梦都，时彤彤，于同仁，
申请(专利权)人：江苏永钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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