SCM435冷镦钢盘条生产工艺及组织性能研究

【摘要】：SCM435冷镦钢主要用于生产高强度的紧固件和标准件,在使用过程中,除对强度指标要求较高之外,对表面质量、冷镦性能、抗延迟破坏性能等指标要求不断提高。但是国内的高强度冷镦线材的产品质量还不够稳定,达不到高标准的制造需求,造成产品残次率较高。所以,提升以SCM435冷镦钢为代表的高强度盘条产品的组织性能成为了国内各大钢厂的研究热点。本文结合沙钢SCM435冷墩钢生产的实际情况,研究冶炼工艺和轧制工艺对钢材成品组织、力学性能和冷镦性能的影响,明确炼钢和轧制过程中需要控制的关键工艺参数,确保产品各项性能符合标准要求。主要研究结果如下:(1)对SCM435冷镦钢冶炼和浇铸过程进行研究,采用强化测温和成分分析的方法,及时调整钢液成分,确保成品成分符合要求。从实际冶炼结果看,脱硫站脱硫效果较稳定,终点硫为0.007%,符合工艺要求,终点碳、终点硅、终点磷分别为0.36%、0.228%、0.014%,符合工艺要求,其余Cr、Mo等元素也符合要求。使用0.25 L/kg的比水量、13 mm的压下量,可保证坯料质量良好,符合工艺要求。(2)对SCM435冷镦钢开展多批次试轧,对不同轧制工艺下样品的拉伸断口进行分析。结果表明:抗拉强度较高的断口组织中存在相当数量的贝氏体与马氏体,为脆性断裂;抗拉强度较低的断口组织多为索氏体及铁素体,韧性较好,强度一般,为韧性断口。马氏体、贝氏体含量越多的样品,抗拉强度越高。(3)轧制时,对SCM435冷镦钢采用不同冷却速度进行冷却,结果表明:温降过快,盘条力学性能变化较大,难以控制,表现不稳定,同圈中不同位置处材料的组织性能存在较大差异。同一批试下,抗拉强度最大极差为213 MPa,面缩最大极差为29%。采用淬火加回火的方式进行调质,淬火温度为850℃,回火温度为550℃,调质后样品抗拉强度为1041.5 MPa,断面收缩率为62.5%,力学性能满足内控要求(抗拉强度985 MPa,断面收缩率45%)。(4)通过分析晶粒的大小和均匀性对冷却转变产物的组织、力学性能的影响,可知:盘条显微组织中若存在大量贝氏体和马氏体,材料的硬度较高,冷镦开裂率就比较高。可以适当降低坯料开轧温度、加长辊道中间段保温时间、降低冷却速率为0.24℃/s,可有效提高非再结晶区变形量、控制材料相变,形成铁素体+珠光体组织,降低样品硬度,提升冷镦性能。(5)对比分析了宝钢和沙钢的样品,其中宝钢的盘条样品1/2半径处与心部组织主要为B+F,组织均匀,在受力情况下对位错的阻力较小,变形阻力低,对提升材料的冷镦性能大有帮助。我公司的样品组织为P+B+F+少M,心部珠光体量较1/2半径处多,分布不均匀,材料硬度较宝钢的大,会导致盘条在冷镦过程中应力集中,造成冷镦开裂。组织均匀、的金相组织有利于降低材料硬度,提升材料的冷镦变形能力。