SCM420合金冷镦钢线材的开发

维普资讯 http://www.cqvip.com 第３４卷　Ｖｏ１．３４　第１期　Ｎｏ．１　金　Ｓｔｅｅｌ　属　Ｗｉｒｅ　制　品　２００８年２月　Ｆｅｂｒｕａｒｙ　２００８　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ＳＣＭ４２０合金冷镦钢线材的开发　李卫东　马志军　范银平　周桂兰　（安阳钢铁集团有限责任公司摘要４５５００４）　介绍ＳＣＭ４２０合金冷镦钢的生产工艺和组织性能，指出添加Ｍ可细化晶粒，使标准件在具有较高强度的　同时易于加工；添加Ｃｒ和Ｍｏ可提高铡的强度和淬透性，使标准件在高温下能够保持常温时所具有的强度和韧性　等力学性能。经过热机轧制后，线材达到了相同的退火效果，而且缩短了退火！ｑｔ，ＩＮ，使用结果表明线材的性能达到　了用户的要求。　关键词ＳＣＭ４２０合金冷镦钢；生产工艺；退火　ＴＧ３５６．２１　中图分类号Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ＳＣＭ４２０　Ａｌｌｏｙ　Ｃｏｌｄ　Ｈｅａｄｉｎｇ　Ｓｔｅｅｌ　Ｗｉｒｅ　Ｒｏｄ　Ｌｉ　Ｗｅｉｄｏｎｇ　Ｍａ　Ｚｈｉｊｕｎ　Ｆａｎ　Ｙｉｎｐｉｎｇ　Ｚｈｏｕ　Ｇｕｉｌａｎ　（Ａｎｙａｎｇ　Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．４５５００４）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｏ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｓｔｍｃｔｕｒｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　ＳＣＭ４２０　ａｌｌｏｙ　ｃｏｌｄ　ｈｅａｄｉｎｇ　ｓｔｅｅ１．Ｉｔ　ｉｓ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ　ｔｈａｔ　ａｄｄｉｎｇ　Ａ１　ｃａｎ　ｍａｋｅ　ｇｒａｉｎ　ｆｉｎｅ　ａｎｄ　ｆａｓｔｅｎ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｃａｎ　ｂｅ　ｍａｃｈｉｎｅｄ　ｅａｓｉｌｙ，ａｎｄ　ａｄｄｉｎｇ　Ｃｒ　ａｎｄ　Ｍｏ　ｃａｌｌ　ｉｍ—　ｐｒｏｖｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｈａｒｄｅｎａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ａｎｄ　ｆａｓｔｅｎ　ｈａｓ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ　ａｔ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｓ　ｓａｍｅ　ａｓ　ａｔ　ｎｏｒｍａｌ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ａｆｔｅｒ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｒｏｌｌｉｎｇ　ａｔ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｗｉｒｅ　ｒｏｄ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ａｎｎｅａｌｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　ａｎｄ　ａｎｎｅａｌｉｎｇ　ｔｉｍｅ　ｃａｎ　ｂｅ　ｓｈｏｒｔｅｎｅｄ．Ｕｓｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　ｗｉｒｅ　ｒｏｄ　ｍｅｅｔ　ｃｏｎｓｕｍｅｒｓ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ＳＣＭ４２０　ａｌｌｏｙ　ｃｏｌｄ　ｈｅａｄｉｎｇ　ｓｔｅｅｌ；ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ；ａｎｎｅａｌ　ＳＣＭ４２０合金冷镦钢线材主要用于制作１０．９级　高强度外六角螺栓、螺母、内六角螺栓和螺钉（圆柱　头、沉头、半圆头）等标准件以及摩托车、汽车发动机　的链条轴和套等器件。这些标准件和器件广泛应用　于机械、电子、汽车、火车、航空航天等行业，不但要有　较高的强度并能承受超（失）重的影响，而且需要耐高　温、耐疲劳、耐冲击等，对钢材的质量要求很高。２００７　年１　１月，安钢对ＳＣＭ４２０合金冷镦钢进行了开发。　１　ＳＣＭ４２０线材成分　为了保证实物质量，ＳＣＭ４２０参考ＪＩＳ　Ｇ　４ｌ０５—　１９７９，各项成分的控制远高于其要求，而且添加了　Ａｌ等细化晶粒的元素。ＳＣＭ４２０合金冷镦钢成分见　表１。　ｗ／％　表１　ＳＣＭ４２０合金冷镦钢的化学成分　Ａｌ的添加细化了晶粒，使标准件在具有较高强　度的同时易于加工变形；Ｃｒ和Ｍｏ的添加不但提高　微量化学成分变化而产生回火脆性，因此钢质必须　有较高的纯净度，需要很低的Ｐ，Ｓ含量。　２生产工艺控制　２．１冶炼和连铸　了钢的强度和淬透性，而且提高了标准件等制品的　耐高温性能，使标准件在高温下能够保持常温时所　具有的强度和韧性等力学性能；由于铬铝钢长时间　在较高温度下（３５０～６００　ｏＣ）服役会促使钢中的杂　质元素如Ｐ，Ｓｂ，Ｓｎ等向晶界处偏聚并引起晶界内　在冶炼过程中要保证生产时间，使夹杂物有充　分上浮的时间；在精炼过程中，准确控制合金的加人　维普资讯 http://www.cqvip.com

・２４・　金　属　制　品　第３４卷　量和加入时问，将不同炉钢水的成分波动控制到很　小的范围，以利于产品的性能稳定；转炉冶炼时间控　制在５０～６５　ｍｉｎ。连铸时优化拉速、配水的关系，选　用该钢种特有的水表进行冷却，连铸拉速控制在３．５　～４．０　ｍ／ｍｉｎ，同时要求结晶器电磁搅拌和末端电磁　搅拌的工况正常，特别是末端电磁搅拌减少了钢坯　的枝晶偏析，及时补充了钢水，减少各种合金元素的　微区偏析和缩孔的出现，最终得到较好的铸坯低倍　组织。结晶器按照一定的频率振动，减少振痕的裂　ｂ）未使用电磁搅拌　纹，矫直辊处温度控制在７００～７５０℃，使铸坯没有　图１　ＳＣＭ４２０铸坯的低倍照片　矫直横裂纹及１／４内部裂纹。图１ａ是使用电磁搅　中；轧制中利用控轧技术，使晶粒在奥氏体未再结晶　拌的１５０　ｍｍ　Ｘ　１５０　ｍｍ铸坯低倍照片，中心疏松为　区发生较大的变形量，细化原始奥氏体晶粒；吐丝温　０．５级，无缩孔和角裂；图１ｂ是没有使用电磁搅拌　度控制在７２０℃以下，线材在相变前具有较大的过　的铸坯低倍组织，不但有中心缩孔，而且有角部裂纹　冷度，当线材从较高的温度快速冷却到相变点附近，　和内部裂纹，实践证明，用这种钢坯轧制的线材生产　奥氏体内部积蓄较高的激变能量，容易在其晶界处　的标准件不但容易开裂，而且极易发生疲劳断裂。　形核，同时固定轧制过程中产生的大量位错，迫使Ｃ　２．２轧制　曲线向右下方移动，有利于减少相变过程的时间和　步进梁式加热炉采用较高的加热制度，开轧温　降低相变温度；斯太尔摩辊道采用延迟冷却方式，保　度控制在１　１４０～１　１８０℃，保持一定的加热时间，使　证相变的结束和一定程度的组织球化　。相变温　Ｃｒ和Ｍｏ有足够的时间和动力充分固溶到奥氏体　度点在６４０—６６０℃，而辊道的延迟冷却能保证充分　相变，集卷温度在５５０℃减少了线材的时效时间，因　此控冷技术的使用不但得到了理想的线材组织，而　且提高了用户热处理炉的使用效率。　线材经过热机轧制得到较为理想的力学性能和　金相组织，内部检验完全满足与用户签订技术协议　的要求，满足了供货条件。表２是批量生产的　ＳＣＭ４２０的力学性能，图３、图４是热轧及退火后　ＳＣＭ４２０的组织，退火后线材的组织不但均匀，而且　ａ）使用电磁搅拌　晶粒已经粗大，硬度降低，利于冷加工变形。　表２批量生产的ＳＣＭ４２０线材力学性能　图３　１１．１级冷镦钢热轧态组织　图４　９．０级冷镦钢退火后组织　维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期　李卫东等：ＳＣＭ４２０合金冷镦钢线材的开发　・２５・　３用户跟踪　一碾压成０．３　ＩＴＩＩＴＩ薄片一弯曲成型一组装一调质热处　理，成品表面质量完好，破断拉力超过标准要求５０　ＭＰａ以上，制成的链条经过７　ｄ的张力疲劳试验，再　线材发往上海某厂加：［使用，在进行产品跟踪　时做了不同工艺的退火试验。　用户生产时的普通退火工艺：　次检验各项指标正常，完全达到了用户要求。　４结语　线材一随炉升温到７８０　ｏＣ一保温４　ｈ一随炉冷　至６８０　ｏＣ一保温２．０　ｈ一随炉冷至５５０　ｏＣ一空冷。　安钢线材的退火工艺：　安钢的ＳＣＭ４２０冷镦钢线材的成分和轧制工艺　能够满足用户要求，热机轧制能够减少用户的退火时　问，提高设备作业效率；该钢种的成功开发不但拓宽　安钢冷镦钢的品种，完成了Ｃｒ，Ｍｏ合金冷镦钢品种的　系列化工作，而且扩大了市场占有率和影响力。　参考文献　［１］　王建安，马志军，曹树卫，等．ＳＣＭ４３５冷镦钢线材的控　线材一随炉升温到７８０　ｏＣ一保温３．５　ｈ一随炉　冷至５５０℃一空冷。　用户退火后组织如图５所示，结果表明经过热　机轧制后的线材，不仅达到了相同的退火目的，而且　大大缩短了用户的热处理时间，提高了用户退火炉　的作业效率。　冷工艺研究［Ｊ］．金属制品，２００７（５）：３７～３８。　（收稿日期：２００７—１２—２４）　作者简介　李卫东马志军范银平周桂兰１９６９年生，安阳钢铁集团有限责任公司第二炼轧　厂生产科助理工程师。　１９７１年生，安阳钢铁集团有限责任公司技术中心　高级工程师。　图５　９．０级冷镦钢用户退火后组织　１９６５年生，安阳钢铁集团有限责任公司技术中心　高级工程师。　安钢的退火工艺可以节约３．０～４．０　ｈ，提高了设　备的利用率，降低了生产成本。链条用套的生产工　艺：线材酸洗一磷化一皂化一拉拔（　６．５—十４．８ｍｍ）　１９７１年生，安阳钢铁集团有限责任公司质量监督　部工程师。　（上接第２２页）为８０　ｇ／ｍ　，新型抹拭系统的锌层面　质量极差为３０　ｇ／ｍ　。　幅下降，由过去的１８３　ｋＷ・ｈ／ｔ降为１３５　ｋＷ・ｈ／ｔ，　同比下降了２６％。　（２）气吹烘干装置的应用和改进、内加热的使　采用新型抹拭系统钢丝锌层面质量波动大大缩　小，从而使锌耗大幅下降，以锌层面质量下降２０　ｇ／　ｍ　计算，生产１　ｔ镀锌钢丝可节约锌４　ｋｇ左右，全年　若生产２万ｔ，即可节约锌约８０　ｔ。　（３）镀后钢丝表面质量大为改观。以０３．０　ＩＴＩＩＴＩ　钢丝（试样数为１０）为例，改造前后表面质量对比见　表２　表２改造前后镀锌钢丝表面质量对比　用及抹拭系统的改造，使锌耗得以降低；另外由于镀　锌速度的提高，使锌锅单位表面积锌渣形成减少，同　样节约了锌。　（３）预处理工艺的改进，节省了酸、碱、氨等物　料，减少了废液排放，改善了作业环境。　３结语　改造后的整条热浸镀生产线，真正体现了高效、　节能、高质、低耗、绿色环保的设计理念，热镀层钢丝　质量有了实质性改善，产能达到了设计要求。　（收稿日期：２００７—１１—２０）　作者简介　张建强１９６１年生，工程师，天津市环钟钢丝有限公司　兼常务副总经理。　１９６４年生，工程师，天津市环钟钢丝有限公司质检　部　２．３．３低消耗低污染　（１）由于锌锅采用内加热方式，使产品能耗大　曹德润