一種含硼活塞桿用鋼及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】一種含硼活塞桿用鋼，其組分及wt%為：C：0.35~0.42%，Si：0.15~0.35%，Mn：0.50~0.70%，P≤0.035%，S：0.015~0.035%，B：0.0009~0.0025%；生產(chǎn)步驟：冶煉并吹氬；在LF爐精煉；在RH真空爐中真空處理；連鑄；對鑄坯加熱；粗軋；精軋；空冷；空冷至室溫。本發(fā)明成分簡單，生產(chǎn)成本低廉，鋼加工性能優(yōu)良、力學(xué)性能穩(wěn)定、切削后鋼材表面光潔度高，且鋼材熱軋態(tài)性能達(dá)到：抗拉強(qiáng)度為550~610MPa，面縮率≥30%，總脫碳層深度≤0.3mm。
【專利說明】一種含硼活塞桿用鋼及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種活塞桿用鋼及其生產(chǎn)方法，具體地屬于一種含硼活塞桿用鋼及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]活塞桿鋼主要用于制造液壓氣動、工程機(jī)械、汽車減震器用活塞桿，以及塑料機(jī)械的導(dǎo)柱，包裝機(jī)械的棍軸，輸送機(jī)械的軸心。一般常用材料有35、45優(yōu)碳鋼、40Cr鉻鋼等。用40Cr鋼制造，其強(qiáng)度高耐磨性好，但由于該鋼淬透性好于優(yōu)碳鋼，調(diào)質(zhì)處理后強(qiáng)度、硬度明顯提高而導(dǎo)致機(jī)械加工難度大，易磨損刀具，成型性差，且成本高，同廠家同規(guī)格的40Cr鋼價(jià)格是45鋼價(jià)格的1.5倍；選擇35、45鋼生產(chǎn)，其強(qiáng)度雖適中，但由于鋼質(zhì)純凈度、組織均勻性不及40Cr，而導(dǎo)致淬火彎曲變形大，后續(xù)校直加工難度大，易磨損輥件，且加工周期長，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)工藝復(fù)雜。
[0003]經(jīng)檢索，在所查公開發(fā)表文獻(xiàn)中，有關(guān)于活塞桿用鋼的報(bào)道中:中國專利申請?zhí)朇N201210585823公開了一種應(yīng)用于推土機(jī)油缸活塞桿的非調(diào)質(zhì)鋼，其特征在于由如下重量百分比的組分組成，碳0.33%，硅0.36% ，錳1.17%，礬0.1%，硫0.027%,磷≤0.0165%,鑰< 0.011%，余量為鐵和少量不可避免的雜質(zhì)，其存在無法保證化學(xué)成分命中率的不足；日本專利申請?zhí)朖P1991167131A公開了一種沖壓用活塞桿用鋼，包括如下化學(xué)成分:C 0.22-0.32%, Si ( 0.15%, Mn ( 0.60%, P ≤ 0.020%, S ≤ 0.020%, Ni 3.25-4.20%, Cr
1.25-2.00%, Mo 0.20-0.60%, V≤0.17%，其余為鐵和不可避免雜質(zhì)；相比傳統(tǒng)的活塞桿材料SNCM439和SCM440具有更好的使用壽命和沖擊性能。俄羅斯專利申請?zhí)朢U20060133363公開了一種直徑范圍為40-170mm中碳鋼的生產(chǎn)方法，適用于活塞桿類產(chǎn)品。包括如下化學(xué)成分:C 0.38-0.43% ；Mn 0.50-0.80% ；Si 0.17-0.37% ；Cr 0.70-1.00% ；S 0.005-0.040% ；Mo 0.03-0.06% ；V 0.04-0.08% ；A1 0.020-0.045% ；Ti 0.020-0.045% ；B 0.001-0.003% ；N 0.005-0.012% ；As 0.0001-0.03% ；Sn 0.0001-0.02% ；Pb 0.0001-0.01% ；Zn
0.0001-0.005% ;并且滿足(As+Sn+Pb+5 X Zn)≤ 0.07 且 Ti/48+Al/27_N/14 ≤ 0.6X 10_3。日本專利文獻(xiàn)和俄羅斯專利文獻(xiàn)的化學(xué)成分十分復(fù)雜，而且價(jià)格昂貴的合金元素多，且控制精度要求高，生產(chǎn)難度很大，生產(chǎn)成本非常高。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，本領(lǐng)域均不加硼。因?yàn)檎J(rèn)為如果添加了硼，會增加鋼的硬度不利于機(jī)械加工、磨損刀具，能提高鋼的淬透性但淬透性波動比不含硼元素的鋼大。還有的認(rèn)為，過量的硼反而會降低淬透性，并會導(dǎo)致熱脆現(xiàn)象出現(xiàn)。
[0005]在此背景下，研究開發(fā)出抗拉強(qiáng)度550~610 MPa，斷面收縮率不小于30%，脫碳層不超過0.3_的低合金活塞桿鋼。并使生產(chǎn)工藝簡單、加工性能優(yōu)良、強(qiáng)度高而生產(chǎn)成本低廉的活塞桿用鋼。
[0006]本發(fā)明含硼活塞桿鋼是合理控制鋼中B、S、Mn等元素含量，通過控制冶煉工藝及軋制工藝，使鋼中析出一定量MnS和BN夾雜物，有利于提高鋼材機(jī)械加工及切削性能，生產(chǎn)制造時可減輕摩擦，提高刀具壽命，同時具有力學(xué)性能穩(wěn)定、切削后鋼材表面光潔度高等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種抗拉強(qiáng)度55(T610 MPa，斷面收縮率不小于30%，脫碳層不超過0.3mm,生產(chǎn)工藝簡單，易加工，成型性好，加工后表面光潔度高的含硼活塞桿用鋼及其生產(chǎn)方法。
[0008]本申請為了實(shí)現(xiàn)上述目的，對實(shí)現(xiàn)本申請的目的的起影響或者關(guān)鍵作用的合金元素及工藝進(jìn)行了深入的研究其結(jié)果，經(jīng)大量試驗(yàn)表明，在此鋼種中添加0.0009、.0025%的硼，不僅不會增加鋼的硬度，也不會導(dǎo)致鋼材熱脆現(xiàn)象出現(xiàn)，反而使鋼中析出一定量BN夾雜物，有利于提高鋼材切削性能，且淬透性有一定的提高，熱處理后使之在材料表面形成一層冷作硬化層，而能提高材料強(qiáng)度和表面耐磨性，避免因切削加工時引起的燒傷。在工藝方面主要是采取了 RH真空處理措施。
[0009]實(shí)現(xiàn)上述目的的措施:
一種含硼活塞桿用鋼，其組分及重量百分比含量為:c:0.35~0.42%，S1:0.15~0.35%，Mn:0.50~0.70%, P ≤0.035%, S:0.015~0.035%, B:0.0009~0.0025%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)元素。
[0010]生產(chǎn)一 種含硼活塞桿用鋼的方法，其步驟:
1)冶煉并在IS站吹IS，吹IS時間不低于2分鐘；
2)在LF爐中進(jìn)行精煉，并控制渣的堿度在0.7~3.0 ;吹氬氣攪拌，時間在20-40分鐘；
3)在RH真空爐中進(jìn)行真空處理，控制真空度不超過lOOPa，處理時間10~35分鐘；
4)進(jìn)行連鑄，并控制拉坯速度在1.(Tl.5米/分鐘；
5)對鑄坯加熱，加熱溫度控制在110(Tl230°C，并在此溫度下保溫40-100分鐘，在爐時間為2~4個小時；
6)進(jìn)行粗軋，控制其開軋溫度在1000-1100?；
7)進(jìn)行精軋，控制其開軋溫度95(Tl050°C，終軋溫度在1000-1100?，累計(jì)變形量在10~50% ；
8)進(jìn)行空冷，按照冷卻速度5~20°C/秒冷卻至45(T700°C，并在此溫度下保溫5(T100分鐘；
9)空冷至室溫。
[0011 ] 本發(fā)明中各元素及主要工序的作用
C =C是決定鋼強(qiáng)度的主要元素，隨著C含量的增加鋼的強(qiáng)度、硬度增加而塑性和韌性下降，所以C含量不宜太高，但作為活塞桿需要承受較高的工作強(qiáng)度。因此，將C含量控制在
0.35、.42%O
[0012]S1:Si在鋼中主要以固溶體的形態(tài)存在于鐵素體或奧氏體中，能提高鋼的強(qiáng)度，也是煉鋼的脫氧元素，但含量不宜過高，以免降低鋼的韌性。故控制在0.15^0.35%
Mn:Mn是良好的脫氧劑和脫硫劑，主要溶于鐵素體中提高鋼的強(qiáng)度，可改善鋼的加工性能。但含量不宜過高，以免使得鋼的晶粒粗大。故控制在0.50-0.70%
P:Ρ是鋼中有害元素，降低鋼的塑性同時增加冷脆性，因而盡可能低較好，考慮到煉鋼實(shí)際控制情況，故控制在≤0.035%S:s是強(qiáng)烈的裂紋敏感性元素，因而盡可能低較好，但為了改善鋼的切削加工性能，在鋼種形成并保持一定的MnS夾雜物。故控制在0.015~0.035%
B =B是促進(jìn)奧氏體晶粒長大元素，含量超過0.007%將導(dǎo)致鋼的熱脆現(xiàn)象，但為獲得條狀或顆粒狀的BN夾雜，從而提高鋼材的切削加工性能，同時，一定的B含量可提高鋼的淬透性。另外，合適的B可降低碳素鋼熱軋態(tài)抗拉強(qiáng)度便于鋼材的拉拔、校直加工。故含量控制在 0.0009~0.0025%。
[0013]本發(fā)明提出了精煉后進(jìn)行RH真空處理的技術(shù)，并控制真空度≤lOOPa，處理時間10~35min，其目的就是為了減少鋼種H、O、N氣體含量，提高鋼質(zhì)純凈度。粗軋結(jié)束后在95(Tl050°C精軋，精軋過程累計(jì)形變量10~50%，高溫小變形量的軋制工藝，使鋼材基體組織變形抗力降低，MnS和BN夾雜物變形能力降低使軋后夾雜形態(tài)得到控制，有利于鋼材切削性能提高。軋后以5~20°C /s冷卻速率冷卻到45(T700°C之間保溫5(T100min，使納米級顆粒(ε -Cu)沉淀析出，起到了夾雜物應(yīng)力集中源的作用提高切削斷屑性能,還減輕摩擦提高刀具壽命，從而提高鋼的切削性能。保溫完成后，使鋼材空氣中自然冷卻至室溫。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，成分簡單，生產(chǎn)成本低廉，鋼加工性能優(yōu)良、力學(xué)性能穩(wěn)定、切削后鋼材表面光潔度高，且鋼材熱軋態(tài)性能達(dá)到:抗拉強(qiáng)度為55(T610 MPa，面縮率≥30%,總脫碳層深度< 0.3_。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面對本發(fā)明予以詳細(xì)描述:
表1為本發(fā)明各實(shí)施例及對比例的組分取值列表；
表2為本發(fā)明各實(shí)施例及對比例的主要工藝參數(shù)列表；
表3為本發(fā)明各實(shí)施例及對比例性能檢測情況列表。
[0016]本發(fā)明各實(shí)施例按照以下步驟生產(chǎn):
其步驟:
O冶煉并在IS站吹IS，吹IS時間不低于2分鐘；
2)在LF爐中進(jìn)行精煉，并控制渣的堿度在0.7~3.0 ;吹氬氣攪拌，時間在20-40分鐘；
3)在RH真空爐中進(jìn)行真空處理，控制真空度不超過lOOPa，處理時間10~35分鐘；
4)進(jìn)行連鑄，并控制拉坯速度在1.(Tl.5米/分鐘；
5)對鑄坯加熱，加熱溫度控制在110(Tl230°C，并在此溫度下保溫40-100分鐘，在爐時間為2~4個小時；
6)進(jìn)行粗軋，控制其開軋溫度在1000-1100?；
7)進(jìn)行精軋，控制其開軋溫度95(Tl050°C，終軋溫度在1000-1100?，累計(jì)變形量在10~50% ；
8)進(jìn)行空冷，按照冷卻速度5~20°C/秒冷卻至45(T700°C，并在此溫度下保溫5(T100分鐘；
9)空冷至室溫。
[0017]表1 本發(fā)明各實(shí)施例及對比例的組分取值列表
【權(quán)利要求】
1.一種含硼活塞桿用鋼，其組分及重量百分比含量為:c:0.35、.42%，Si:0.15~0.35%, Mn:0.50~0.70%, P ( 0.035%, S:0.015~0.035%, B:0.0009~0.0025%，其余為 Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
2.生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的一種含硼活塞桿用鋼的方法，其步驟: O冶煉并在IS站吹IS，吹IS時間不低于2分鐘；2)在LF爐中進(jìn)行精煉，并控制渣的堿度在0.7~3.0 ;吹氬氣攪拌，時間在20-40分鐘； 3)在RH真空爐中進(jìn)行真空處理，控制真空度不超過lOOPa，處理時間10~35分鐘； 4)進(jìn)行連鑄，并控制拉坯速度在1.(Tl.5米/分鐘； 5)對鑄坯加熱，加熱溫度控制在110(Tl230°C，并在此溫度下保溫40-100分鐘，在爐時間為2~4個小時； 6)進(jìn)行粗軋，控制其開軋溫度在1000-1100?； 7)進(jìn)行精軋，控制其開軋溫度95(Tl050°C，終軋溫度在1000-1100?，累計(jì)變形量在10~50% ； 8)進(jìn)行空冷，按照冷 卻速度5~20°C/秒冷卻至45(T700°C，并在此溫度下保溫5(T100分鐘； 9)空冷至室溫。
【文檔編號】C22C38/04GK103952623SQ201410173691
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】丁禮權(quán), 范植金, 吳杰, 羅國華, 尤莉, 梁正寶, 卜勝江, 徐志東, 張帆 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司