【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种钢材及其制备方法，尤其涉及一种线材及其制备方法。
技术介绍
1、硬度、疲劳性能是评判钢铁材料优劣的重要指标，一般来说硬度越高，材料的耐磨性越好，产品使用寿命则更高。另一方面，很多机械工具零部件除了需要具备高硬度以外，由于长期受到扭转剪切的作用力，对耐扭转疲劳性能也有一定要求。
2、目前，对钢铁材料的扭转疲劳性能研究主要集中在中低碳钢领域，而对于高碳钢的研究较少。
3、例如，公开号cn 110760748 a，公开日为2020年2月7日，名称为“一种疲劳寿命优良的弹簧钢及其制造方法”的中国专利文献，公开了一种疲劳寿命优良的弹簧钢及其制造方法，该材料合金成分为：c：0.52～0.62％，si：1.20～1.45％，mn：0.25～0.75％，cr：0.30～0.80％，v：0.01～0.15％，nb：0.001～0.05％，n：0.001～0.009％，o：0.0005～0.0040％，p≤0.015％，s≤0.015％，al≤0.0045％，同时满足0.02≤(2nb+v)/(20n+c)≤0.40。然而，该技术方案的含碳量较低，且未涉及扭转性能。
4、又例如，公开号为cn107419175a，公开日为2017年12月1日，名称为“疲劳寿命良好的经济型工具钢及其生产方法”的中国专利文献，公开了一种疲劳寿命良好的经济型工具钢生产方法，该材料合金成分为：c：0.75～1.00％，si：0.15～0.35％，mn：0.50～1.20％，cr：0.30～1.10％，v：0.05～0.2
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于提供一种耐疲劳高碳钢线材，其基于高碳钢，通过合金成分优化设计，配合特定的工艺实现组织调控，从而获得优良的抗扭转断裂性能，可以有效应用于机械行业高端产品上。
2、为了实现上述目的，本专利技术提出了一种耐疲劳高碳钢线材，其含有fe和不可避免的杂质，此外还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：
3、c：0.60～0.90％、si：1.00～3.00％、mn：0.45～1.00％、cr：0.45～1.00％、ni：0.10～0.30％、ti：0.01～0.20％、cu：0.05～0.50％、(la+ce)：0.01～0.10％。
4、进一步地，本专利技术还提供了一种耐疲劳高碳钢线材，其各化学元素质量百分含量为：
5、c：0.60～0.90％、si：1.00～3.00％、mn：0.45～1.00％、cr：0.45～1.00％、ni：0.10～0.30％、ti：0.01～0.20％、cu：0.05～0.50％、(la+ce)：0.01～0.10％；余量为fe和其他不可避免的杂质。
6、在本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材中，各化学元素的设计原理具体如下所述：
7、c：在本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材中，c是最重要的元素，一方面c元素在钢中可以起到固溶强化作用，另一方面c元素可以形成各种碳化物。需要说明的是，当钢中的c元素含量过低时，难以保证钢材硬度及耐磨性；而当钢中的c元素含量过高时，则会对钢的韧性产生不利影响，使偏析难以控制，加大冶炼及轧制的难度，易产生网状碳化物等异常组织。考虑到本技术方案中c元素对耐疲劳高碳钢线材性能的影响，在本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材中，将c的质量百分比控制在0.60～0.90％之间。
8、si：在本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材中，si是一种非碳化物形成元素，si元素在钢中具有较强的固溶强化效果，其能够有效提高工具钢的硬度。但需要注意的是，钢中si元素含量不宜过高，当钢中si元素含量过高时，会降低钢材的韧性。因此，在本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材中，将si元素的质量百分比控制在1.00～3.00％之间。
9、mn：在本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材中，mn元素能有效提高钢材的淬透性，提高奥氏体的稳定性，延缓珠光体转变，改善冲击韧性。考虑到本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材对淬透性的要求，将mn元素的质量百分比控制在0.45～1.00％之间。
10、cr：在本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材中，cr元素能够有效提高钢的淬透性、淬硬性和回火稳定性。cr作为碳化物形成元素，其在钢中与c可形成碳化物，也可固溶于铁素体中起到强化作用。因此，综合考虑其强化作用及生产成本，在本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材中，将cr元素的质量百分比控制在0.45～1.00％之间。
11、ni：在本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材中，ni元素在钢中的作用主要是起到降低低温脆性转变温度的作用，其可以提高钢的强度而不显著降低韧性，同时提高钢的耐腐蚀性能，减少钢对缺口敏感性提高疲劳性能。综合考虑ni的有利作用及成本，在本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材中，可以将ni的质量百分比控制0.10～0.30％之间。
12、ti：在本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材中，ti元素可以作为微合金元素添加在钢中，作为强碳氮化物形成元素，它主要起到细化晶粒的作用，在提高钢材的硬度同时对韧性有好处。因此，在本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材中，可以将ti的质量百分比控制为0.01～0.20％。
13、cu：在本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材中，cu元素可以提高钢的耐腐蚀性能，但其含量过高会导致热加工性下降、钢的制造性降低，因此在本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材中，可以将cu的质量百分比控制在0.05～0.50％之间。
14、la、ce：在本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材中，la、ce有净化和明显的变质作用。钢的洁净度不断提高，稀土元素的微合金化作用日益突出。稀土的微合金化包括微量稀土元素的固溶强化、稀土元素与其他溶质元素和化合物的交互作用、稀土元素的存在状态、大小、形态和分布，特别是在晶界的偏聚以及稀土对钢表面和基体组织结构的影响。在本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材中，可以将(la+ce)的质量百分比控制为0.01～0.10％。
15、进一步地，在本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材的其他不可避免的杂质中：p≤0.015％，s≤0.015％。
16、在技术条件允许情况下，为了获得性能更好且质量更优的钢材，应尽可能降低耐疲劳高碳钢线材中杂质元素的含量。本专利技术中不可避免的杂质主要是p、s。杂质元素p和s均易在晶界处产生偏析，降低钢的韧性，对钢的冷加工性能有较大影响。基于此，在一些实施方式中，可以控制p≤0.015％，s≤0.015％。
17、进一步地，在本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材中，其热轧态微观组织为上贝氏体+马氏体。
18、进一步地，在本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材中，其调质等温热处理后的微观组织为下贝氏体。
19、进一步地，本专利技术所述的耐疲劳高碳钢线材的抗扭强度＞1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐疲劳高碳钢线材，其含有Fe和不可避免的杂质，其特征在于，其还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：
2.如权利要求1所述的耐疲劳高碳钢线材，其特征在于，其各化学元素质量百分含量为：
3.如权利要求1或2所述的耐疲劳高碳钢线材，其特征在于，在其他不可避免的杂质中：P≤0.015％，S≤0.015％。
4.如权利要求1或2所述的耐疲劳高碳钢线材，其特征在于，其热轧态微观组织为上贝氏体+马氏体。
5.如权利要求1或2所述的耐疲劳高碳钢线材，其特征在于，其调质等温热处理后的微观组织为下贝氏体。
6.如权利要求1或2所述的耐疲劳高碳钢线材，其特征在于，其抗扭强度＞1700MPa，扭转疲劳寿命＞10000次。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的耐疲劳高碳钢线材的制造方法，其特征在于，其包括步骤：
8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，在所述拉拔步骤后还包括：调质等温热处理：将线材加热到奥氏体化温度820～960℃，保温0.5～1h，然后在盐浴中冷却到等温温度进行等温处理，其中等温温度为200
9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，在斯太尔摩风机冷却步骤中，控制盘条在保温罩内的时间为600～800s，出保温罩的温度为540～780℃。
10.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，其中在盐浴中的冷却速度为10～50℃/s。
...【技术特征摘要】
1.一种耐疲劳高碳钢线材，其含有fe和不可避免的杂质，其特征在于，其还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：
2.如权利要求1所述的耐疲劳高碳钢线材，其特征在于，其各化学元素质量百分含量为：
3.如权利要求1或2所述的耐疲劳高碳钢线材，其特征在于，在其他不可避免的杂质中：p≤0.015％，s≤0.015％。
4.如权利要求1或2所述的耐疲劳高碳钢线材，其特征在于，其热轧态微观组织为上贝氏体+马氏体。
5.如权利要求1或2所述的耐疲劳高碳钢线材，其特征在于，其调质等温热处理后的微观组织为下贝氏体。
6.如权利要求1或2所述的耐疲劳高碳钢线材，其特征在于，其抗扭强度＞1700mpa，...
【专利技术属性】
技术研发人员：余子权，姚赞，曲璇，齐彦峰，张杰，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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