專利名稱：用于冷成形高性能機(jī)器零件的具有良好耐氫性的微合金化鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于冷成形(特別是通過(guò)精壓)組裝零件例如螺釘、 螺栓等的微合金化鋼，汽車工業(yè)通常使用所述組裝零件用于組裝車輛 接地部件或發(fā)動(dòng)機(jī)部件。
背景技術(shù)：
眾所周知，汽車工業(yè)不斷致力于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，同時(shí)試圖減 輕發(fā)動(dòng)機(jī)重量，因此使用尺寸越來(lái)越小的零件。因此，保持承受相同 機(jī)械應(yīng)力的這些零件必須具有越來(lái)越高的機(jī)械性能，特別是拉伸強(qiáng)度。
到目前為止，例如用于汽車緊固件的極大多數(shù)的微合金化鋼都使
得能夠獲得歸入10. 9級(jí)的螺釘,因此對(duì)其賦予1000MPa以上的拉伸強(qiáng) 度。這樣的強(qiáng)度已經(jīng)很高了，還可以在組裝所述零件時(shí)通過(guò)緊固螺釘 將該強(qiáng)度人為增加約100~ 200MPa。然而，應(yīng)當(dāng)理解這樣的操作本身 不能用作期望提高拉伸強(qiáng)度的方法。
涉及其制造冶金學(xué)的另一種方式即"自然"方式立刻面臨與鋼中 存在的氫有關(guān)的脆化問(wèn)題。眾所周知，這是因?yàn)殇撝械臍涫菍?dǎo)致延遲 斷裂機(jī)制或甚至有時(shí)是即刻斷裂機(jī)制的原因，這將使得處于使用狀態(tài) 的零件在施加某一應(yīng)力水平期間斷裂。
已經(jīng)有人提出具有非常高機(jī)械性能(強(qiáng)度在1300MPa以上)的用 于螺釘?shù)奈⒑辖鸹摲N，目的是改善其耐氫性。例如，1991年12月 的USP 5073338中描述的鋼種就是如此，在該鋼種中添加的鉬量至多 為1重量％，最少為O. 5重量％。
然而，可能擔(dān)憂鋼在精壓(frappe)期間經(jīng)受的熱處理導(dǎo)致塊狀 鉬碳化物在金屬基體的某些局部積聚，這將使鋼結(jié)構(gòu)脆化，從而導(dǎo)致 不能始終獲得所需機(jī)械性能。因?yàn)樵撚不氐拇罅看嬖趯?dǎo)致鋼的硬度增加，隨之可能出現(xiàn)的另一個(gè)缺陷為冷變形性有些變差。此外，鉬 是市場(chǎng)上特別昂貴的產(chǎn)品，因此，向鋼中加入大量的鉬導(dǎo)致生產(chǎn)成本 過(guò)高。
然而，盡管有這些缺陷，文獻(xiàn)中提出的旨在用于緊固件的微合金
化鋼種似乎堅(jiān)持高鉬含量的方向，以便能夠獲得高于1300MPa的機(jī)械 強(qiáng)度水平。例如，2001年2月公開(kāi)的文獻(xiàn)JPA 2001032044中描述的 鋼種就是這樣，在這種鋼種中，鉬的含量為1.5~3重量。/。。 2007年1 月公開(kāi)的文獻(xiàn)EPA 1746177中描述的鋼種也是這樣，在這種鋼種中， 鉬含量可以高達(dá)6%，不能低于O. 5%。
因此，從上述對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的概述可見(jiàn)，事實(shí)上似乎通過(guò)冶金學(xué)可 以相對(duì)容易地獲得用于具有高機(jī)械強(qiáng)度的零件的微合金化鋼，而未必 由此削弱耐氫性，但當(dāng)有意設(shè)定低鉬含量時(shí)就很不容易獲得這樣的結(jié) 果了。

發(fā)明內(nèi)容
與現(xiàn)有技術(shù)釆用的方法相比，本發(fā)明的目的是提供經(jīng)濟(jì)的微合金 化鋼，為此目的，將該鋼的鉬含量有意設(shè)定為小于0. 45重量％,而且
該鋼具有良好的耐氫性，同時(shí)使得能夠在由該鋼生產(chǎn)的最終即用零件 中獲得高機(jī)械性能。
為此目的，本發(fā)明的一個(gè)主題是用于冷成形高性能機(jī)器零件的具 有良好抗氫脆性的微合金化鋼，其特征在于，為了使鉬的含量低于 0.45重量％，該鋼的化學(xué)組成，除了鐵和來(lái)自煉鋼的不可避免的殘余 雜質(zhì)外，符合下列分析結(jié)果，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)
0. 3《C%《0. 5
0. 20德％<0. 45
0. 4衡％化0
0.化Cr。"2. 0
0. 04《Ni%《0. 8
0. 02，0/"0. 0450. 03，《0. 30
0. 02《Ti%《0. 05,且Ti>3. 5N 0. 003，^0. 005%
S%《0. 015
P就015，
且任選地0. 05《Si^0. 20; A""O. 05且脆O. 015。
本發(fā)明的另 一個(gè)主題是由微合金化鋼制得的長(zhǎng)的軋制鋼產(chǎn)品(線 材或棒材)，其通過(guò)以鋼坯或鋼錠形式進(jìn)行連鑄荻得，且其具有的化 學(xué)組成符合上述給定分析結(jié)果以便使其經(jīng)過(guò)冷成形及淬火和回火熱處 理進(jìn)行轉(zhuǎn)變后能夠表現(xiàn)出1200 ~ 1500MPa及以上的機(jī)械強(qiáng)度，兼具良 好的耐氬性。
本發(fā)明的又一個(gè)主題是特別通過(guò)精壓冷成形的即用機(jī)器零件，其 具有高機(jī)械性能以及良好的耐氫性，其特征在于，所述機(jī)器零件由符 合上述給定化學(xué)組成的微合金化鋼制得，且優(yōu)選從通過(guò)以鋼坯或鋼錠 形式進(jìn)行連鑄得到的長(zhǎng)的軋制鋼產(chǎn)品(棒材或更常見(jiàn)為線材)制得。 還優(yōu)選地，所述機(jī)器零件為用于汽車工業(yè)中的組件的有頭螺釘。 應(yīng)理解，事實(shí)上對(duì)本發(fā)明而言，0. 20~ 0. 45%的鉬含量范圍足以
這些其它元素一方面是鈮、釩和鈦(所述元素均以析出狀態(tài)起作用， 因此有利于鋼組織的晶粒硬化和晶粒細(xì)化)，另一方面，硼的存在是 為了增加鋼種的淬硬性，且硼的存在將使得在適用于通過(guò)精壓或其它 方法的冷成形的標(biāo)準(zhǔn)熱處理?xiàng)l件下，能夠最終獲得主要為馬氏體的顯 微組織。
還應(yīng)著重指出，本發(fā)明所釆用的用于熔煉這樣的低鉬含量鋼種的 途徑產(chǎn)生了比現(xiàn)有技術(shù)中的鋼種能夠耐受更高氫含量的微合金化鋼。 為了達(dá)到此目的，不再通過(guò)簡(jiǎn)單的傳統(tǒng)方法(即陷捕該元素)，而是 通過(guò)三種不同途徑的結(jié)合，對(duì)鋼種進(jìn)行優(yōu)化以便應(yīng)對(duì)與氫有關(guān)的問(wèn)題。 實(shí)際上，已經(jīng)進(jìn)行的研究能夠表明，鋼的耐氬性可由各種獨(dú)立因素引 起，例如化學(xué)組成或顯微組織，以及在零件使用前已經(jīng)存在于鋼中的氫的量，這將是容易理解的。
因此，根據(jù)本發(fā)明通過(guò)如下三種途徑處理氫
1. 一陷捕法。本發(fā)明的鋼種的特征在于增多的且多樣化的氫陷阱， 以便避免會(huì)使鋼的結(jié)構(gòu)脆化和機(jī)械強(qiáng)度削弱的同類碳化物在單 一位置 的積聚。具體地，鉬不再是有利的氫陷阱，因?yàn)樵撲摲N為此目的還含 有鈮、鈦、鉻和釩。
2. —分布法。例如硼、鈮、鉬、釩和鈦的元素是有利的，因?yàn)樗?們?cè)试S晶粒細(xì)化，這使得能夠提高耐氫性。特別地，由于增加的晶粒 細(xì)度導(dǎo)致晶界表面積的增加，使氫更好地分布在鋼中，因而減少其危 害。
3. —消除法。在對(duì)釆用本發(fā)明的鋼制備的精壓零件進(jìn)行最終的淬
火和回火熱處理期間，可部分地除去為了精壓而在材料制備階段期間
引入鋼中的氫。回火溫度的升高有利于這種脫氣。這通過(guò)硬化元素的
存在而實(shí)現(xiàn)這種升高，所述硬化元素例如釩、鈦、鉬和鈮，以及硼通 過(guò)其與鈮和鉬的協(xié)同作用而使回火溫度能夠朝著該方向發(fā)展。本發(fā)明
的鋼種使得能達(dá)到約400。C以上的回火溫度。
從而，例如對(duì)于通過(guò)冷精壓生產(chǎn)有頭螺釘而言，能夠在緊固之前 尋求螺釘?shù)母邫C(jī)械強(qiáng)度。采用本發(fā)明的鋼種生產(chǎn)的"即用"零件實(shí) 際上很容易具有1200MPa或者甚至1500MPa的最終拉伸強(qiáng)度(并且， 取決于對(duì)于最終熱處理而施加的設(shè)定溫度該強(qiáng)度甚至更高)，而在恰 恰于精壓之前進(jìn)行的球化退火結(jié)束時(shí)，其預(yù)先顯示出至少為一半或甚 至僅僅為三分之一的中間強(qiáng)度，以便有利于精壓加工。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)下面的描述將對(duì)本發(fā)明有更好的理解，其它方面以及優(yōu)點(diǎn)也 將更加清楚，僅通過(guò)給出用于汽車工業(yè)的螺釘?shù)氖痉缎詫?shí)施方案的方 式進(jìn)行所述描述。
由鋼廠通過(guò)連鑄由微合金化鋼生產(chǎn)的長(zhǎng)的半成品(鋼坯或鋼錠)， 除了鐵和設(shè)定的低于0.45%的鉬之外，還具有下述化學(xué)組成，以重量百分含量計(jì)
- 0. 3~ 0. 5%的碳。
對(duì)于低于0. 3%的含量，依據(jù)鋼種中存在的其它元素含量和高的目標(biāo)回火溫度不能獲得所需的非常高強(qiáng)度。而對(duì)高于0. 5%的含量，由于硬度增加，脆化風(fēng)險(xiǎn)增加；
-至少0. 20%的鉬，但無(wú)需達(dá)到或超過(guò)0. 45%，原因已經(jīng)闡述過(guò)。鉬與磷的相互作用強(qiáng)烈，通過(guò)限制鉬在晶界的偏析限制了其破壞作用。此外，鉬顯示出顯著的碳化物形成形為。對(duì)于給定的機(jī)械性能，鉬允許較高的回火溫度，其結(jié)果是有利于作為氫陷阱的碳化物的形成。因此，鉬是提高抗延遲斷裂性的元素；
-0. 4~1.0%的錳。
作為通常準(zhǔn)則，增加錳含量趨于降低鋼的抗延遲斷裂性。這可起因于錳與硫的相互作用，該相互作用導(dǎo)致了錳硫化物的形成。當(dāng)超過(guò)1%錳左右的閾值時(shí)，如果不釆取充分預(yù)防措施加以避免，則錳與硫的該相互作用甚至可導(dǎo)致鋼的氬脆性增加。然而，錳對(duì)于鋼的淬硬性具有有益影響，因而對(duì)于在所制得零件中獲得所需最終機(jī)械性能具有有益影響；
-小于0. 015 %的磷。
由于若千原因，磷的影響在本發(fā)明的鋼中特別有害。通過(guò)復(fù)雜的氫的再結(jié)合作用，磷促成較高濃度的能夠滲入材料的原子氬，從而導(dǎo)致使用中的零件發(fā)生延遲斷裂的風(fēng)險(xiǎn)增加。而且，磷通過(guò)在晶界處偏析降低了晶界結(jié)合力。因此，磷含量絕對(duì)要保持非常低。為此目的，必須在液態(tài)熔煉期間采取措施以確保使鋼脫磷；
一 0. 05~ 0. 2%的硅。硅在鋼處于液態(tài)進(jìn)行熔煉期間充當(dāng)鋼的脫氧劑。以固溶體形式存在于凝固的金屬中的硅，也能夠增加鋼的強(qiáng)度。然而，在太高含量下
(高于0.2%)，硅可具有有害影響。在熱處理例如球化處理期間，硅具有形成晶間氧化物的趨勢(shì)，因而降低了晶界的結(jié)合力。太高的硅含量還通過(guò)使基體過(guò)度硬化降低鋼的冷變形性。主要出于該原因，對(duì)本發(fā)明的鋼種而言，將硅的最大含量設(shè)定為0.2%;
—最高0. 05%的鋁。
鋁是鋼在液態(tài)下的脫氧劑。因而在熱軋期間，鋁以氮化物的形式促進(jìn)控制奧氏體晶粒粗化。另一方面，當(dāng)其以過(guò)大的量存在時(shí)，可導(dǎo)致鋼中鋁酸鹽型夾雜物的粗化，據(jù)證明這可損害金屬的性能，特別是其韌性；
- 0. 4~2.0%的鉻。
通常，由于其硬化作用而需要鉻。和鉬一樣，鉻減緩了在回火期間的軟化，允許更高的回火溫度，這不僅有利于脫氣，還有利于陷捕氫的碳化物的形成。在過(guò)高含量下，由于過(guò)度增加了鋼的硬度，將使得難以通過(guò)精壓對(duì)其成形；
- 0. 04~ 0. 8%的鎳。
該元素提供金屬?gòu)?qiáng)度的增加，且對(duì)抗脆斷性具有有益作用。鎳還以公知方式改善了鋼的抗腐蝕性。
-0. 02 ~ 0.045 %的鈮，0. 03~ 0. 30%的釩，及0. 02~0. 05%的鈦。
通常將這三種元素添加到液態(tài)鋼中以增加該材料的硬度。在此，在上述范圍內(nèi)，它們也將以幾種方式提高抗延遲斷裂性。它們將促進(jìn)奧氏體晶粒細(xì)化并且形成陷捕氫的析出物。此外，鈮陷捕磷。最終，每種元素的硬化作用使得能夠在更高溫度下進(jìn)行回火操作。這里設(shè)定它們的最大含量以便避免獲得過(guò)大尺寸的析出物，所述析出物將使鋼抗延遲斷裂性劣化。
特別地，當(dāng)以過(guò)大的量添加鈮時(shí)，將導(dǎo)致在連鑄時(shí)在鋼坯和鋼錠的表面出現(xiàn)"裂紋，，缺陷的風(fēng)險(xiǎn)增加。這些缺陷(如果不能完全消除的話)可證明對(duì)最終零件的整體性能非常有害，特別在疲勞強(qiáng)度和耐
氬性方面。這就是為何本發(fā)明的鋼種的鈮含量必須保持低于0.045 %的原因；
-0. 003 0. 005 %的硼。
由于硼在先前奧氏體晶界偏析，因此即使其含量非常低，也能夠提高抗氫致延遲斷裂性。硼能顯著提高鋼的淬硬性，因而使得能夠限制為了獲得所需馬氏體顯微'組織所需的碳含量。硼通過(guò)其固有作用增加了晶界的結(jié)合力，還使磷在這些晶界處的偏析更困難。最終，硼與鉬和鈮協(xié)同作用，因而提高了這些元素的有效性并且增加了它們各自含量所允許的自身影響。然而，過(guò)量(高于0. 005 °/。)的硼將導(dǎo)致脆性鐵硼碳化物的形成；
一小于0. 015 %的硫。
硫?qū)︿摱允怯泻υ?，?dāng)氫存在時(shí)，硫顯示出了其所有的有害性，這是因?yàn)?，硫與氫特別通過(guò)形成H2S而具有附加的(即協(xié)同的)影響，特別當(dāng)處于潮濕環(huán)境中時(shí)，H2S將無(wú)法阻止地導(dǎo)致零件快速物理劣化。而且在此方面，^L的影響比磷更加顯著。因此，必須盡可能限制疏的含量，盡可能接近零，在任何情況下都不要超過(guò)這里規(guī)定的0. 015%的極限。因此，在鋼廠中在鋼的液態(tài)熔煉時(shí)必須仔細(xì)地對(duì)鋼進(jìn)行脫硫；
-小于150ppm的氮。
認(rèn)為氮是有害的。氮通過(guò)形成硼氮化物陷捕硼，這使得該元素在鋼的淬硬性方面的作用失效。然而，少量添加時(shí)，則氮特別通過(guò)形成鈦氮化物(TiN)和鋁氮化物(A1N)而能夠使鋼在經(jīng)受熱處理期間避免 奧氏體晶粒的過(guò)度粗化。同樣在該情況下，氮允許碳氮化物析出物的 形成，這將有利于陷捕氫。
該優(yōu)化的組成使得能夠具有非常良好耐氫性，同時(shí)當(dāng)該鋼經(jīng)最終 熱處理后轉(zhuǎn)變成即用的精壓零件時(shí)，將具有大于1200MPa，甚至可超 過(guò)1500MPa的最終機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)保持進(jìn)行該轉(zhuǎn)變的標(biāo)準(zhǔn)方式不變。
必要時(shí)，在鋼重新加熱到高于IIOO'C之后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的操作將半 成品的鋼(鋼錠或更通常為鋼坯)在奧氏體區(qū)進(jìn)行熱軋，直至獲得在 冷卻到室溫后便于提供給用戶的長(zhǎng)的軋制產(chǎn)品。因而該長(zhǎng)的鋼產(chǎn)品為 用于預(yù)期應(yīng)用的棒材形式，或更通常是巻繞線材形式。
然后通過(guò)冷精壓將線材轉(zhuǎn)變成螺釘，大致以下文常規(guī)方式
轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)備接受線材，且在機(jī)械去除氧化皮(或者酸洗，任選繼之 以中和)后，在中性氣氛(例如氮?dú)?下對(duì)線材進(jìn)行退火。然后，在 對(duì)線材進(jìn)行除油污后進(jìn)行第一次拉絲操作，稱為粗拉絲，為此提供預(yù) 先表面涂層，常規(guī)地進(jìn)行磷化處理并皂洗。在該拉絲操作期間，線材 的直徑減小約30%。
然后對(duì)獲得的經(jīng)粗拉絲的線材進(jìn)行球化處理，通過(guò)實(shí)現(xiàn)硬度暫時(shí) 下降(中間值Rm約為500MPa)，將使得能夠有利于在精壓操作期間 的后續(xù)成型，從而保護(hù)工具。在該第一次熱處理之后進(jìn)行酸洗、磷化 處理和皂洗以便進(jìn)行第二次拉絲操作。第二次拉絲為最終的拉絲操作， 也稱為"最終定尺寸"拉絲操作。直徑縮小率比先前更適度，通常小 于10% 。
然后容易地對(duì)具有約500MPa的暫時(shí)削弱強(qiáng)度的線材進(jìn)行冷精壓。 對(duì)剛精壓的螺釘首先進(jìn)行脫磷，然后進(jìn)行最終的淬火和回火熱處理， 還進(jìn)行最終軋制操作以賦予螺紋最終外觀?？梢栽跓崽幚碇盎蛑?進(jìn)行軋制。有利地，回火可以在比標(biāo)準(zhǔn)操作更高的溫度下進(jìn)行，即在 約400。C以上的溫度下，卻不會(huì)妨礙制備的即用螺釘達(dá)到所需最終拉 伸強(qiáng)度，即Rm為1200 1500MPa及以上。當(dāng)然，進(jìn)行回火的溫度越高， 最終Rm將越低。隨后，對(duì)螺釘表面進(jìn)行清洗，并用磷酸鹽層進(jìn)行涂覆，或在適當(dāng) 時(shí)，進(jìn)行任何其它合適的化學(xué)或電化學(xué)涂覆。
應(yīng)當(dāng)指出，如果為了提供良好耐氫性而對(duì)鋼種進(jìn)行了特殊的熔煉， 當(dāng)然希望在線材轉(zhuǎn)變過(guò)程期間引入盡可能少的氫。然而，用于轉(zhuǎn)變成 精壓和涂覆的零件的這些工藝通常自然地成為引入氫的發(fā)生源。例如 在酸洗期間，浴液參數(shù)(溫度、酸的性質(zhì)及濃度、鐵的污染、抑制劑 的含量等)對(duì)于氫向鋼中的引入具有影響。與此類似，由于磷化處理 也是氫的發(fā)生源，因此對(duì)處理參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化是合適的，以便在該轉(zhuǎn)變 階段盡可能多地限制金屬的吸氫。本領(lǐng)域的技術(shù)人員的知識(shí)在淬火前 的奧氏體化步驟期間也將起到重要的作用。特別是已經(jīng)表明，當(dāng)沒(méi)有 采取足夠的預(yù)防措施時(shí)，成形過(guò)程的該步驟可導(dǎo)致向鋼中滲入不可忽 略的氫。
下面采用數(shù)值表格形式給出與本發(fā)明的微合金化鋼相關(guān)的 一些數(shù) 據(jù)，并將該鋼種與已知鋼種進(jìn)行對(duì)比。
對(duì)具有如下化學(xué)組成(以重量百分?jǐn)?shù)計(jì))的鑄件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)試
CMnPSSiCrMoNbVTiB
A0,360,480,0060,0080，071，170,550，0350,130,020,0025
B0，370,790,014O，Ol0,081，200,310,033O，ll0,020,0026
C0,360，640,0130,010，08l，ll0,450,037O，ll0,020,0025
D0,380,790,0060,0070,071，160，200,0350,140,020,0024
42CD40，410,870,0110,0050,221，040，15—一—
其中每次，A1<0. 05。/。且N《0. 015%。
還應(yīng)指出，取決于鋼的制造方法，且特別是當(dāng)由廢鐵進(jìn)行熔煉時(shí)， 鋼中可含有高達(dá)0. 15%的銅。
鑄件A和42CD4為現(xiàn)有技術(shù)中的已知鋼種。鑄件B、 C和D是根據(jù)
本發(fā)明的鋼種的實(shí)施例。
特別地，已知的鋼種A具有的鉬含量大于0. 5% ，而已知的鋼種
42CD4不含鈮、或釩或鈥或硼。
獲得的最終零件的機(jī)械性能如下表所示，其中A (Z)表示頸縮(strict ion ):
T\ (。C)Rm (MPa)A (Z) in%
A> 4001538< 5
B> 4001S32<5
C> 4001545< 5
I>> 4001535< S
42CD4> 400150516,5
第二列Tt表示最終零件淬火后的回火溫度。第三列Rm給出了由 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)確定的拉伸強(qiáng)度。
關(guān)于抗延遲斷裂性(最后一列)，這些結(jié)果由對(duì)加載有(charg") 氬和未加載有氬的標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)試樣進(jìn)行緩慢拉伸試驗(yàn)(0. OOS ~ 0. 01mm/min，而通常為5mm/min)獲得。氫的加載條件對(duì)所測(cè)試的五 個(gè)鋼種都是相同的。引入試驗(yàn)試樣中的氫的量大于由精壓操作引入的 量?？寡舆t斷裂性用A (Z)表示，即未加栽的試驗(yàn)試樣的平均Z值減 去加載的試驗(yàn)試樣的平均Z值，Z是試驗(yàn)試樣在其伸長(zhǎng)過(guò)程中斷裂時(shí) 頸縮的量度。換句話說(shuō)，當(dāng)鋼加載有氫時(shí)，頸縮的減少量越高(因此 △ (Z)越高)，鋼對(duì)延遲斷裂的抵抗性越低。
可見(jiàn)，本發(fā)明的鋼種B、 C和D使得能夠獲得與鉬含量大于0.5% 的已知鋼種A相當(dāng)?shù)哪蜌湫院蜋C(jī)械強(qiáng)度結(jié)果。也含有極少量的鉬但不 含鈮、釩、硼或鈦的已知鋼種42CD4從機(jī)械強(qiáng)度觀點(diǎn)給出了良好結(jié)果， 但沒(méi)有提供令人滿意的耐氫性。
因此，在本發(fā)明限定的條件下存在元素如鈦、硼、釩和鈮對(duì)于獲 得具有高機(jī)械性能的鋼種，以及使具有低鉬含量的鋼種表現(xiàn)出改善的
抗延遲斷裂性是至關(guān)重要的。
因此，根據(jù)本發(fā)明的微合金化鋼是卓越的，不僅因?yàn)槠渚哂辛己?的冷機(jī)械變形能力(精壓或鍛造)和良好的耐氫性(抗延遲斷裂性)， 還因?yàn)樵诖慊鸷突鼗馃崽幚砗笃涫沟媚軌颢@得具有非常高拉伸強(qiáng)度的 即用的機(jī)器零件。
具體地，在經(jīng)歷冷精壓的線材中能夠暫時(shí)維持低強(qiáng)度(如小于 550MPa)及高延展性，然后，在將其轉(zhuǎn)變成即用的零件后，通過(guò)常規(guī)淬火/回火熱處理將該相同機(jī)械強(qiáng)度提高至三倍(1500MPa以上)水平 并保持良好的延展性。
因此，當(dāng)將本發(fā)明的鋼種調(diào)節(jié)(conditionn"為從通過(guò)以鋼坯或 鋼錠形式進(jìn)行連鑄獲得的線材或更通常為熱軋的長(zhǎng)鋼產(chǎn)品時(shí)，其成為 工業(yè)生產(chǎn)具有所需高機(jī)械性能的組裝零件(例如用于汽車工業(yè)的螺釘) 的可選原材料。
不言而喻，本發(fā)明并不僅限于剛剛描述的實(shí)施例，而是延伸到多
種變體和等同替代方式，只要其符合在所附權(quán)利要求中給出的限定。
因此，盡管最初構(gòu)想本發(fā)明是為了應(yīng)對(duì)汽車工業(yè)面臨的運(yùn)動(dòng)車輛 的重要部件的耐受性隨時(shí)間產(chǎn)生問(wèn)題的特別需求，然而，本發(fā)明在生 產(chǎn)任何小型和中型尺寸的機(jī)器零件方面具有更通常的應(yīng)用，所述小型 和中型零件例如鉚釘、箍圏、鉤環(huán)、各種緊固件等，只要其要求高的 標(biāo)準(zhǔn)拉伸強(qiáng)度(Rm為1200MPa以上)以及良好的抗氫脆性。
權(quán)利要求
1.用于冷成形高性能機(jī)器零件的具有抗氫脆性的微合金化鋼，其特征在于，為了保持鉬的含量低于0.50重量％，該鋼的化學(xué)組成，除了鐵和來(lái)自鋼熔煉的不可避免的殘余雜質(zhì)外，還符合下列分析結(jié)果，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)0.3≤C％≤0.50.20≤Mo％＜0.450.4≤Mn％≤1.00.4Cr％≤2.00.04≤Ni％≤0.80.02≤Nb％≤0.0450.03≤V％≤0.300.02≤Ti％≤0.05，且Ti＞3.5N0.003≤B％≤0.005％S％≤0.015P％≤0.015，和任選0.05≤Si％≤0.20；Al％≤0.05且N％≤0.015。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼，其特征在于，所述鋼處于熱軋的棒 材或線材形式，并通過(guò)以鋼錠或鋼坯形式進(jìn)行連鑄獲得。
3. 鋼的線材或棒材，其特征在于，其由根據(jù)權(quán)利要求1所述的微 合金化鋼制成，以使其通過(guò)冷成形以及淬火和回火熱處理的轉(zhuǎn)變而能 夠表現(xiàn)出1200MPa-1500MPa及以上的機(jī)械強(qiáng)度，且兼具有良好的耐氫性。
4. 即用的機(jī)器零件，其特征在于，其由根據(jù)權(quán)利要求3所述的線 材通過(guò)冷成形得到。
5. 冷成形的即用機(jī)器零件，其具有高的機(jī)械性能以及耐氬性，其 特征在于，該機(jī)器零件由微合金化鋼制成，為了保持該微合金化鋼的 鉬含量低于0. 45重量％，該鋼的化學(xué)組成，除了鐵和來(lái)自煉鋼的不可 避免的殘余雜質(zhì)外，還符合下列分析結(jié)果，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)0. 3《C%《0. 5 0. 20《Mo%<0. 45 0.化M跑l. 0 0.化Cr0/?！?. 0 0. 04《NiD/^0. 8 0. 02，"0. 045 0. 03，《0. 300. 02《Ti%《0. 05，且Ti>3. 5N 0. 003《B%《0. 005%S就015P就015，和任選0. 05《Si%《0. 20; A1%^0. 05且N%《0. 015。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)器零件，其特征在于，所述機(jī)器零件 是有頭螺釘。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的螺釘，其特征在于，所述螺釘是汽車工 業(yè)生產(chǎn)的車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)部件或接地的組件。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的鋼，其特征在于，為了保持鉬含量低于0.45重量％，該鋼的化學(xué)組成，除了鐵和來(lái)自煉鋼的不可避免的殘余雜質(zhì)外，還符合下列分析結(jié)果，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)0.3≤C％≤0.5 0.20≤Mo％＜0.45 0.4≤Mn％≤1.0 0.4≤Cr％≤2.0 0.04≤Ni％≤0.8 0.02≤Nb％≤0.045 0.03≤V％≤0.30 0.02≤Ti％≤0.05，且Ti＞3.5N 0.003≤B％≤0.005％ S％≤0.015 P％≤0.015，和任選0.05≤Si％≤0.20；Al％≤0.05及N％≤0.015。通過(guò)冷成形從連鑄獲得的熱軋線材，在熱處理后能夠獲得“即用的”精壓零件例如用于汽車工業(yè)的有頭螺釘，其提供1200MPa至大于1500MPa的拉伸強(qiáng)度，同時(shí)具有良好的抗氫脆性，還特別具有受控的“原材料”生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C22C38/44GK101688281SQ200880009306
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月12日
發(fā)明者B·勒錫亞克, B·斯特拉克, M·孔費(fèi)特, R·卡蒂亞爾 申請(qǐng)人:安賽樂(lè)米塔爾岡德朗日公司