本發(fā)明屬于深加工拉拔技術(shù)控制領(lǐng)域，特別是提供了一種控制鐵素體-珠光體類型非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)螺栓鋼高Bauschinger效應(yīng)的控制方法，用于生產(chǎn)控制非調(diào)質(zhì)鋼的高線控制和用戶加工控制技術(shù)。

背景技術(shù)：

隨著社會的高速發(fā)展，為了滿足未來的可持續(xù)發(fā)展，低能耗、低污染和高性能的鋼材成為發(fā)展的方向。深加工行業(yè)逐漸向高效率、低成本和加工流程減量化的方向快速發(fā)展，使得適應(yīng)新流程的新材料開發(fā)迫在眉睫。

國內(nèi)傳統(tǒng)高強(qiáng)(8.8級及以上)螺栓，均采用中碳鋼、低碳合金鋼或中碳合金鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)(淬火+回火)處理。而采用冷作強(qiáng)化非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼來制造高強(qiáng)度螺栓產(chǎn)品可省去鋼材冷拔前的退火處理和螺栓成形后的調(diào)質(zhì)處理，僅取消調(diào)質(zhì)處理一項(xiàng)，噸鋼節(jié)約成本800-1000元，在很大程度上簡化了生產(chǎn)工序，縮短了生產(chǎn)周期，降低了能源消耗，同時還避免了因熱處理而造成的表面氧化、脫碳及工件變形等問題，因而具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，冷作強(qiáng)化非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼是高強(qiáng)度緊固件的新工藝路線，是今后的發(fā)展方向。

關(guān)于冷作強(qiáng)化非調(diào)質(zhì)鋼國內(nèi)外研究較多，國外日本新日鐵NHF-S(Nippon Steel Low Carbon High Tensile Cold Forming Wire Rod-Special)系列鋼、神戶KNCH(Kobe Non Heat Treatment Cold Heading Wire Rod)、日本大同MC8以及國內(nèi)馬鋼超細(xì)晶非調(diào)質(zhì)鋼等方向，成為高強(qiáng)冷鐓鋼發(fā)展的方向之一。但是制約非調(diào)質(zhì)鋼發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是由于通過拉拔冷作強(qiáng)化后強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到高強(qiáng)化，深加工螺栓鐓頭過程中強(qiáng)度高、磨具損耗大和易開裂等問題限制著非調(diào)質(zhì)鋼高強(qiáng)螺栓的大量使用。而傳統(tǒng)高強(qiáng)螺栓是拉拔鐓頭成螺栓后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理獲得高強(qiáng)性能，但存在成本高和表面脫碳、變形等問題。因此，研究非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)螺栓拉拔后鐓頭的高Bauschinger效應(yīng)，降低用戶鐓頭磨具損耗，成為非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)螺栓鋼得到市場認(rèn)可的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)于冷作強(qiáng)化非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)螺栓鋼研究較多，主要有下面幾種組織類型，包括鐵素體-珠光體類型、鐵素體-貝氏體類型、鐵素體-馬氏體雙相類型以及超細(xì)晶類型鋼。專利200910144282.1中提出了10.9級含鉻非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼及其熱軋盤條的軋制方法，通過添加合金Cr元素的成分優(yōu)化設(shè)計(jì)與750～830℃的低溫軋制的方法，獲得細(xì)化的粒狀貝氏體組織。其技術(shù)思路是通過低溫軋制獲得超細(xì)晶粒貝氏體組織，從而獲得良好的冷加工性和韌性。專利200910144284.0中提出了10.9級含鈮非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼及其熱軋盤條的軋制方法，提出通過添加合金Nb元素的成分優(yōu)化設(shè)計(jì)與750～830℃的低溫軋制的方法，獲得細(xì)化的粒狀貝氏體組織。其技術(shù)思路是通過低溫軋制和Nb的析出細(xì)化晶粒獲得超細(xì)晶貝氏體組織，從而獲得良好的冷加工性和韌性。專利中201010223245.2提出了緊固件用非調(diào)質(zhì)貝氏體冷鐓鋼及其制造方法，采用C-Mn鋼基礎(chǔ)上，通過添加微量元素B，獲得貝氏體型非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼，以上專利均為貝氏體型非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼。專利201510401847.5提出了含硼非調(diào)質(zhì)雙相冷鐓鋼的高線軋制方法，采用C-Mn鋼的基礎(chǔ)上，通過添加微量B，獲得鐵素體-馬氏體型雙相冷鐓鋼的高線軋制方法。專利201010127852.9中提出了高強(qiáng)度緊固件用非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼及其制造方法，采用在C-Mn成分基礎(chǔ)上添加Cr元素，通過斯太爾摩線控制獲得鐵素體+珠光體的常規(guī)組織，但沒有研究控制高Bauschinger效應(yīng)的方法。專利200710036254.9中提出了高強(qiáng)度緊固件用非調(diào)質(zhì)雙相冷鐓鋼及其制造方法，該專利在C-Mn元素的基礎(chǔ)上，通過添加V、Nb或V-Nb復(fù)合的強(qiáng)化方式，通過斯太爾摩風(fēng)冷線控制鐵素體+馬氏體雙相組織。以上專利均為不同類型非調(diào)質(zhì)鋼種開發(fā)控制技術(shù)方法，本文主要通過預(yù)變形-鐓頭的方式研究鐵素體-珠光體類型鋼獲得低加工硬化高Bauschinger效應(yīng)的一種深加工控制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明本發(fā)明的怒地在于提供一種控制鐵素體-珠光體類型非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)螺栓鋼高包辛格效應(yīng)的方法，解決了鐵素體-珠光體類型非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)螺栓鋼加工過程鐓頭磨具損耗高、鐓頭容易開裂等問題，適合冷作強(qiáng)化非調(diào)質(zhì)鋼鐓頭低加工硬化的控制，具體工藝步驟及控制的技術(shù)參數(shù)為：

1、斯太爾摩風(fēng)冷控制，通過加蓋保溫罩，控制軋后冷速1-3℃/s，獲得鐵素體含量為45-55％；

Bauschinger效應(yīng)的大小與多種因素有關(guān)。對于鐵素體-珠光體型鋼，與增加線材軋后冷卻速度和冷拉拔減面率密切相關(guān)。其中，通過控制軋后冷卻速度，減少鐵素體含量，使得位錯密度局部增加，因而獲得Bauschinger效應(yīng)值的增加。

2、鐵素體-珠光體類型熱軋材料，經(jīng)深加工拉拔處理(冷作強(qiáng)化)，拉拔減面率控制在20-25％；

Bauschinger效應(yīng)是在金屬塑性加工過程中正向加載引起的塑性應(yīng)變強(qiáng)化導(dǎo)致金屬材料在隨后的反向加載過程中呈現(xiàn)塑性應(yīng)變軟化(屈服極限降低)的現(xiàn)象。當(dāng)將金屬材料先拉伸到塑性變形階段后卸載至零，再反向加載，即進(jìn)行壓縮變形時，材料的壓縮屈服極限比原始態(tài)(即未經(jīng)預(yù)先拉伸塑性變形而直接進(jìn)行壓縮)的屈服極限明顯要低。高強(qiáng)螺栓加工工藝為熱軋材料---酸洗---拉拔變形---鐓頭，熱軋材料拉拔過程屬于正向加載引起應(yīng)變強(qiáng)化，鐓頭過程屬于反向加載過程。充分利用鋼種包辛格特性降低鐓頭磨具損耗是非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)螺栓鋼控制的關(guān)鍵因素。

在正向變形時，位錯運(yùn)動形成位錯纏結(jié)或胞狀組織。這種位錯結(jié)構(gòu)在力學(xué)上是相當(dāng)穩(wěn)定的，如果此時卸載并隨后同向加載，位錯線不能繼續(xù)進(jìn)行顯著運(yùn)動。但若卸載后施加反向載荷，位錯反向運(yùn)動。在反向路徑上，位錯阻礙數(shù)量較少，位錯可以在較低應(yīng)力下移動較大距離。故正、反向位錯疊加或抵消是高強(qiáng)螺栓用非調(diào)質(zhì)鋼形成包辛格效應(yīng)的機(jī)理。因此，拉拔過程預(yù)變性量(拉拔減面率)是控制非調(diào)質(zhì)鋼微觀組織中正向位錯量的關(guān)鍵因素。最佳冷拉拔減面率選取原則為包辛格效應(yīng)最大而應(yīng)變硬化指數(shù)尚未增加的階段。在這階段，微觀組織上對應(yīng)著位錯充分增值和纏結(jié)，材料原滑移系開動困難但是還沒有發(fā)生形變孿晶，或者雖有孿晶但位錯沒有進(jìn)一步增值階段。

控制鐵素體-珠光體類型非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)螺栓鋼拉拔預(yù)變形量為20％，Bauschinger效應(yīng)值獲得最大，達(dá)到200Mpa。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：控制鐵素體-珠光體類型非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)螺栓用鋼鐵素體比率和冷拉拔減面率，獲得組織內(nèi)部最佳的正向位錯密度，獲得較高的包辛格效應(yīng)值。

附圖說明

圖1為鐵素體-珠光體非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)螺栓用鋼微觀組織圖。

圖2為鐵素體-珠光體鋼預(yù)變形5％的預(yù)變形與鐓頭壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖。

圖3為鐵素體-珠光體鋼預(yù)變形15％的預(yù)變形與鐓頭壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖。

圖4為鐵素體-珠光體鋼預(yù)變性25-55％后鐓頭模擬壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖。

圖5為鐵素體-珠光體鋼預(yù)變形量與包辛格效應(yīng)值的關(guān)系曲線圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

本發(fā)明在高線160mm²生產(chǎn)Φ6.5mm盤條中得到應(yīng)用，獲得了性能優(yōu)異的非調(diào)質(zhì)鋼。

1斯太爾摩風(fēng)冷控制，蓋保溫罩5-22#，控制緩冷冷速1℃/s,獲得組織中鐵素體含量為50-55％；

2.熱軋盤條經(jīng)用戶深加工拉拔處理拉拔單道次減面率控制在25％。

表1為￠6.5mm鐵素體-珠光體類型鋼熱軋盤條的力學(xué)性能和拉拔后鋼絲性能。

實(shí)施例2

本發(fā)明在首鋼高線160mm²生產(chǎn)Φ6.5mm盤條中得到應(yīng)用，獲得了性能優(yōu)異的非調(diào)質(zhì)鋼。

1斯太爾摩風(fēng)冷控制，蓋保溫罩5-18#，控制緩冷冷速3℃/s,獲得鐵素體含量為45-50％；

2.將熱軋材料經(jīng)用戶深加工拉拔處理拉拔單道次減面率控制在20％。

表1為φ6.5mm鐵素體-珠光體類型鋼熱軋盤條的力學(xué)性能和拉拔后鋼絲性能。