本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有優(yōu)良拉拔性能的免退火合金鋼線材及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

合金鋼線材往往通過(guò)在鋼中添加鉻、錳、鈦、鉬、釩等合金元素而增加鋼的淬透性能，使加工的零部件在調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能。合金元素的添加在增加淬透性的同時(shí)也增加了線材的強(qiáng)度和硬度，惡化了拉拔性能，在進(jìn)行成型加工前需要進(jìn)行球化或軟化退火，增加了工序能耗。

本發(fā)明所述合金鋼線材主要用于制備各類軸類零件，要求較高的強(qiáng)度和韌性。由于合金鋼線材強(qiáng)度、硬度高，首先需要對(duì)線材進(jìn)行球化退火處理，隨著節(jié)能環(huán)保的要求及下游客戶降低成本的需求，可以省略退火直接拉拔且具有優(yōu)良拉拔性能的線材是客戶所希望獲得的產(chǎn)品。

專利號(hào)cn1313913a公布了一種“具有優(yōu)良拉拔性能和拉拔后疲勞抗力的高碳鋼線材”，其針對(duì)的主要是用于生產(chǎn)橋梁纜索的高碳鋼線材，與本發(fā)明不符，本發(fā)明主要針對(duì)中碳合金鋼線材。

專利號(hào)為cn102416411b公開(kāi)了“一種疲勞性能優(yōu)良的直接拉拔彈簧鋼線材的制造方法”，但其主要針對(duì)彈簧鋼而言，與本

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
不符。

針對(duì)客戶實(shí)際問(wèn)題，本發(fā)明開(kāi)發(fā)了一種具有優(yōu)良拉拔性能的免退火合金鋼線材，可以實(shí)現(xiàn)省略退火直接拉拔的目的，且拉拔性能優(yōu)良，盤條拉拔變形減面率可達(dá)到50%而不斷絲。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有優(yōu)良拉拔性能的免退火合金鋼線材；本發(fā)明還提供了一種具有優(yōu)良拉拔性能的免退火合金鋼線材的生產(chǎn)方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種具有優(yōu)良拉拔性能的免退火合金鋼線材,所述線材化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.20～0.35%，mn：0.85～1.55%，si：0.25～0.50%，p≤0.01%，s≤0.01%，cr：1.00～1.50%，ti：0.05～0.15%，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)元素。

本發(fā)明免退火合金鋼線材的化學(xué)成分組成說(shuō)明：

c：0.20～0.35%，碳對(duì)鋼的機(jī)械性能有巨大的影響，為了保證成品零件調(diào)質(zhì)后的強(qiáng)度水平，碳含量需控制在0.20%以上，另一方面，若碳含量過(guò)高，則影響加工成型性能，因此將碳含量的上限設(shè)定為0.35%。

mn：0.85～1.55%，錳可提高鋼的淬透性，為了發(fā)揮錳的作用，將錳含量下限設(shè)定為0.85%，另一方面，若錳含量過(guò)高，則易發(fā)生偏析，具備產(chǎn)生馬氏體等淬火態(tài)組織，對(duì)拉拔性能不利，因此錳含量上限設(shè)定為1.55%。

si：0.25～0.50%，硅是脫氧元素，同時(shí)適量的硅含量可使線材表面生成fe2sio4，有利于機(jī)械除磷性能改善，因此將硅的下限設(shè)定為0.25%，另一方面若硅含量過(guò)剩，則fe2sio4生成量較大，反而使機(jī)械除磷性能變差，同時(shí)會(huì)造成表面脫碳傾向加大，因此硅含量的上限設(shè)定為0.50%。

p≤0.01%，磷會(huì)使鋼的韌性、拉拔性能惡化，因此為了防止拉拔過(guò)程斷絲的發(fā)生，將磷的上限設(shè)定為0.01%。

s≤0.01%，硫也會(huì)使鋼的韌性、拉拔性能惡化，因此將硫的上限也限定為0.01%。

cr：1.00～1.50%，鉻可顯著提高鋼的淬透性，為了發(fā)揮其作用，將下限設(shè)定為1.00%，另一方面，鉻含量過(guò)高，易生產(chǎn)馬氏體組織以及致密的氧化鐵皮結(jié)構(gòu)，不利于拉拔性能，因此將上限設(shè)定為1.50%。

ti：0.05～0.15%，鈦在鋼中會(huì)形成碳氮化物，有利于鋼的強(qiáng)度提高，為了發(fā)揮其作用將下限設(shè)定為0.05%，另一方面，鈦含量過(guò)高，會(huì)使拉拔性能變差，因此其上限設(shè)定為0.15%。

本發(fā)明所述線材顯微組織由鐵素體+珠光體組成，鐵素體比例≥50%，晶粒度10～12級(jí)。

本發(fā)明所述線材抗拉強(qiáng)度600～660mpa，伸長(zhǎng)率≥30%，面縮率≥70%。

本發(fā)明還提供了一種具有優(yōu)良拉拔性能的免退火合金鋼線材的生產(chǎn)方法，所述方法包括加熱、軋制和冷卻工序；所述冷卻工序采用先快冷后慢冷的冷卻工藝。

本發(fā)明所述加熱工序，鋼坯加熱至1150～1250℃，保溫時(shí)間100～150min，殘氧量≤5%。

加熱溫度的設(shè)定充分考慮微合金元素的固溶和奧氏體組織的均勻化，減輕偏析；同時(shí)為了避免奧氏體晶粒過(guò)于粗大和脫碳層的增加，嚴(yán)格控制加熱時(shí)間在100～150min，控制殘氧量≤5%。

本發(fā)明所述軋制工序，精軋溫度780～850℃；吐絲溫度750～800℃。

采取較低的精軋變形溫度，使鋼在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行軋制變形，變形奧氏體晶界或亞晶界等位置儲(chǔ)存大量能量，在后續(xù)的相變過(guò)程會(huì)優(yōu)先形核，相變后得到均勻細(xì)小的晶粒；吐絲溫度和精軋溫度形成有效配合，同時(shí)，低的吐絲溫度有利于控制盤條表面氧化鐵厚度，利于后續(xù)拉拔性能。

本發(fā)明所述冷卻工序，采用先快冷后慢冷的冷卻工藝；盤卷溫度≥600℃時(shí)冷卻速度為3～8℃/s，盤卷溫度＜600℃時(shí)，冷卻速度為0.5～2℃/s。

冷卻工藝中采取先適當(dāng)快冷后慢冷的工藝設(shè)計(jì)，主要也是控制晶粒的長(zhǎng)大，減輕鐵素體-珠光體帶狀偏析，同時(shí)避免出現(xiàn)異常淬火組織（如貝氏體、馬氏體）而造成強(qiáng)度過(guò)高惡化冷加工性能。

本發(fā)明所述線材免退火條件下可直接拉拔，拉拔減面率達(dá)50%不斷絲。

本發(fā)明所述線材規(guī)格為φ6.5mm。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：1、本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化化學(xué)成分及加熱、軋制、冷卻工藝，獲得了理想的組織性能指標(biāo)，具備了省略退火直接拉拔且拉拔減面率可達(dá)50%不斷絲的效果，滿足了客戶需求。2、本發(fā)明線材顯微組織由鐵素體+珠光體組成，鐵素體比例≥50%，晶粒度10～12級(jí)。3、本發(fā)明

線材抗拉強(qiáng)度600～660mpa，伸長(zhǎng)率≥30%，面縮率≥70%。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1合金鋼線材顯微組織圖；

圖2為對(duì)比例1合金鋼線材顯微組織圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例免退火合金鋼線材化學(xué)成分組成及其質(zhì)量百分含量為：c：0.20%，mn：1.55%，si：0.25%，p：0.008%，s：0.004%，cr：1.10%，ti：0.08%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)元素。

本實(shí)施例免退火合金鋼線材的生產(chǎn)方法包括加熱、軋制和冷卻工序，具體工藝步驟如下所述：

（1）加熱工序：鋼坯在加熱爐中加熱，加熱溫度1210℃，殘氧量1.5%，在爐時(shí)間135min；

（2）軋制工序：鋼坯經(jīng)高速軋制成盤條，精軋溫度850℃，吐絲溫度780℃；

（3）冷卻工序：盤條進(jìn)入冷卻輥道，盤卷溫度≥600℃時(shí)冷卻速度為7℃/s，盤卷溫度＜600℃時(shí)，冷卻速度為1.2℃/s。

本實(shí)施例φ6.5mm規(guī)格的合金鋼線材，組織為鐵素體+珠光體，鐵素體比例52%，晶粒度10.5級(jí)，抗拉強(qiáng)度640mpa，伸長(zhǎng)率31%，面縮率70%；該線材在不退火條件下連續(xù)拉拔至φ4.58mm不斷絲，拉拔減面率50%；合金鋼線材顯微組織見(jiàn)圖1。（實(shí)施例2-7合金鋼線材顯微組織圖與圖1相似，故省略。）

實(shí)施例2

本實(shí)施例免退火合金鋼線材化學(xué)成分組成及其質(zhì)量百分含量為：c：0.22%，mn：1.35%，si：0.41%，p：0.007%，s：0.003%，cr：1.08%，ti：0.05%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)元素。

本實(shí)施例免退火合金鋼線材的生產(chǎn)方法包括加熱、軋制和冷卻工序，具體工藝步驟如下所述：

（1）加熱工序：鋼坯在加熱爐中加熱，加熱溫度1160℃，殘氧量3.5%，在爐時(shí)間140min；

（2）軋制工序：鋼坯經(jīng)高速軋制成盤條，精軋溫度800℃，吐絲溫度760℃；

（3）冷卻工序：盤條進(jìn)入冷卻輥道，盤卷溫度≥600℃時(shí)冷卻速度為5℃/s，盤卷溫度＜600℃時(shí)，冷卻速度為1.0℃/s。

本實(shí)施例φ6.5mm規(guī)格的合金鋼線材，組織為鐵素體+珠光體，鐵素體比例50%，晶粒度11級(jí)，抗拉強(qiáng)度635mpa，伸長(zhǎng)率30%，面縮率71%；該線材在不退火條件下連續(xù)拉拔至φ4.58mm不斷絲，拉拔減面率50%。

實(shí)施例3

本實(shí)施例免退火合金鋼線材化學(xué)成分組成及其質(zhì)量百分含量為：c：0.25%，mn：1.15%，si：0.30%，p：0.010%，s：0.004%，cr：1.34%，ti：0.11%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)元素。

本實(shí)施例免退火合金鋼線材的生產(chǎn)方法包括加熱、軋制和冷卻工序，具體工藝步驟如下所述：

（1）加熱工序：鋼坯在加熱爐中加熱，加熱溫度1190℃，殘氧量2.8%，在爐時(shí)間120min；

（2）軋制工序：鋼坯經(jīng)高速軋制成盤條，精軋溫度780℃，吐絲溫度800℃；

（3）冷卻工序：盤條進(jìn)入冷卻輥道，盤卷溫度≥600℃時(shí)冷卻速度為8℃/s，盤卷溫度＜600℃時(shí)，冷卻速度為0.5℃/s。

本實(shí)施例φ6.5mm規(guī)格的合金鋼線材，組織為鐵素體+珠光體，鐵素體比例53%，晶粒度12級(jí)，抗拉強(qiáng)度660mpa，伸長(zhǎng)率33%，面縮率72%；該線材在不退火條件下連續(xù)拉拔至φ4.58mm不斷絲，拉拔減面率50%。

實(shí)施例4

本實(shí)施例免退火合金鋼線材化學(xué)成分組成及其質(zhì)量百分含量為：c：0.28%，mn：1.05%，si：0.35%，p：0.008%，s：0.010%，cr：1.20%，ti：0.06%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)元素。

本實(shí)施例免退火合金鋼線材的生產(chǎn)方法包括加熱、軋制和冷卻工序，具體工藝步驟如下所述：

（1）加熱工序：鋼坯在加熱爐中加熱，加熱溫度1180℃，殘氧量5%，在爐時(shí)間130min；

（2）軋制工序：鋼坯經(jīng)高速軋制成盤條，精軋溫度820℃，吐絲溫度770℃；

（3）冷卻工序：盤條進(jìn)入冷卻輥道，盤卷溫度≥600℃時(shí)冷卻速度為5℃/s，盤卷溫度＜600℃時(shí)，冷卻速度為1.0℃/s。

本實(shí)施例φ6.5mm規(guī)格的合金鋼線材，組織為鐵素體+珠光體，鐵素體比例52%，晶粒度10級(jí)，抗拉強(qiáng)度600mpa，伸長(zhǎng)率34%，面縮率72%；該線材在不退火條件下連續(xù)拉拔至φ4.58mm不斷絲，拉拔減面率50%。

實(shí)施例5

本實(shí)施例免退火合金鋼線材化學(xué)成分組成及其質(zhì)量百分含量為：c：0.30%，mn：0.85%，si：0.45%，p：0.006%，s：0.002%，cr：1.00%，ti：0.15%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)元素。

本實(shí)施例免退火合金鋼線材的生產(chǎn)方法包括加熱、軋制和冷卻工序，具體工藝步驟如下所述：

（1）加熱工序：鋼坯在加熱爐中加熱，加熱溫度1250℃，殘氧量2.5%，在爐時(shí)間100min；

（2）軋制工序：鋼坯經(jīng)高速軋制成盤條，精軋溫度830℃，吐絲溫度780℃；

（3）冷卻工序：盤條進(jìn)入冷卻輥道，盤卷溫度≥600℃時(shí)冷卻速度為3℃/s，盤卷溫度＜600℃時(shí)，冷卻速度為2℃/s。

本實(shí)施例φ6.5mm規(guī)格的合金鋼線材，組織為鐵素體+珠光體，鐵素體比例54%，晶粒度10.5級(jí)，抗拉強(qiáng)度640mpa，伸長(zhǎng)率33%，面縮率73%；該線材在不退火條件下連續(xù)拉拔至φ4.58mm不斷絲，拉拔減面率50%。

實(shí)施例6

本實(shí)施例免退火合金鋼線材化學(xué)成分組成及其質(zhì)量百分含量為：c：0.35%，mn：1.00%，si：0.50%，p：0.007%，s：0.005%，cr：1.50%，ti：0.09%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)元素。

本實(shí)施例免退火合金鋼線材的生產(chǎn)方法包括加熱、軋制和冷卻工序，具體工藝步驟如下所述：

（1）加熱工序：鋼坯在加熱爐中加熱，加熱溫度1150℃，殘氧量0.5%，在爐時(shí)間120min；

（2）軋制工序：鋼坯經(jīng)高速軋制成盤條，精軋溫度810℃，吐絲溫度750℃；

（3）冷卻工序：盤條進(jìn)入冷卻輥道，盤卷溫度≥600℃時(shí)冷卻速度為4℃/s，盤卷溫度＜600℃時(shí)，冷卻速度為1.5℃/s。

本實(shí)施例φ6.5mm規(guī)格的合金鋼線材，組織為鐵素體+珠光體，鐵素體比例53%，晶粒度11級(jí)，抗拉強(qiáng)度650mpa，伸長(zhǎng)率30%，面縮率74%；該線材在不退火條件下連續(xù)拉拔至φ4.58mm不斷絲，拉拔減面率50%。

實(shí)施例7

本實(shí)施例免退火合金鋼線材化學(xué)成分組成及其質(zhì)量百分含量為：c：0.28%，mn：1.31%，si：0.42%，p：0.003%，s：0.002%，cr：1.09%，ti：0.06%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)元素。

本實(shí)施例免退火合金鋼線材的生產(chǎn)方法包括加熱、軋制和冷卻工序，具體工藝步驟如下所述：

（1）加熱工序：鋼坯在加熱爐中加熱，加熱溫度1210℃，殘氧量0.05%，在爐時(shí)間150min；

（2）軋制工序：鋼坯經(jīng)高速軋制成盤條，精軋溫度815℃，吐絲溫度785℃；

（3）冷卻工序：盤條進(jìn)入冷卻輥道，盤卷溫度≥600℃時(shí)冷卻速度為6℃/s，盤卷溫度＜600℃時(shí)，冷卻速度為1.2℃/s。

本實(shí)施例φ6.5mm規(guī)格的合金鋼線材，組織為鐵素體+珠光體，鐵素體比例55%，晶粒度11.5級(jí)，抗拉強(qiáng)度628mpa，伸長(zhǎng)率35%，面縮率73%；該線材在不退火條件下連續(xù)拉拔至φ4.58mm不斷絲，拉拔減面率50%。

對(duì)比例1

本實(shí)施例合金鋼線材化學(xué)成分組成及其質(zhì)量百分含量為：c：0.33%，mn：1.25%，si：0.40%，p：0.007%，s：0.005%，cr：1.30%，ti：0.09%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)元素。

本對(duì)比例合金鋼線材的生產(chǎn)方法包括加熱、軋制和冷卻工序，具體工藝步驟如下所述：

（1）加熱工序：鋼坯在加熱爐中加熱，加熱溫度1120℃，殘氧量2.5%，在爐時(shí)間95min；

（2）軋制工序：鋼坯經(jīng)高速軋制成盤條，精軋溫度900℃，吐絲溫度850℃；

（3）冷卻工序：盤條進(jìn)入冷卻輥道，冷卻速度為2.5℃/s，冷卻至室溫。

本實(shí)施例φ6.5mm規(guī)格的合金鋼線材，組織為鐵素體+珠光體+貝氏體+馬氏體，鐵素體比例33%，晶粒度10級(jí)，抗拉強(qiáng)度745mpa，伸長(zhǎng)率24%，面縮率61%；該線材在不退火條件下拉拔至φ4.58mm斷絲較頻繁，無(wú)法正常生產(chǎn)；合金鋼線材顯微組織見(jiàn)圖2。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。