本發明涉及一種冷鐓鋼及其生產方法，尤其是一種含硫易切削冷鐓鋼盤條及其生產方法。

背景技術：

中國汽車工業快速發展，2009年中國汽車產量已經超越美國成為全球最大的生產國和消費國。據中汽協公布的統計數據，2015年全年我國汽車銷量達到2459.76萬輛， 2016年預測銷量將達到2604萬輛，同比增長約6%。氣門彈簧座作為汽車發動機中的必備零部件，市場需求前景可觀。

目前，氣門彈簧座多采用多工位冷鐓和切削加工的方式生產，冷鐓變形量大，切削加工部位多，這不僅要求盤條具有良好的冷鐓性能，而且還要具備良好的切削性能，以便節省模具損耗，降低成本。因此，生產具備良好冷鐓性能和切削性能的氣門彈簧座用含硫易切削冷鐓鋼尤為重要。

目前國內外有一些廠家可以生產含硫易切削鋼或冷鐓鋼，但關于同時兼顧良好冷鐓性能和切削性能的冷鐓鋼生產還鮮有報道。專利申請公開號CN105861955A公開了一種經濟型含硫易切削奧氏體不銹鋼合金材料，其合金材料成本低且切削性能和熱加工性能良好，但主要針對奧氏體不銹鋼，生產工藝與用途與冷鐓鋼有很大不同。專利申請公開號CN1664150A公開了一種含硫易切削齒輪鋼及其鋼管的制造方法，其通過加入0.03～0.05%的S元素來改善切削性能；但該方法采用的是電爐＋模鑄工藝，電耗成本高，模鑄生產效率低。專利申請公開號CN1667129A公開了一種含硫易切削非調質鋼的生產方法，其采用轉爐-LF-連鑄工藝生產易切削非調制鋼，但需要加入增氮合金及釩鐵合金，增加了生產成本。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種性能良好的含硫易切削冷鐓鋼盤條；本發明還提供了一種含硫易切削冷鐓鋼盤條的生產方法。

為解決上述技術問題，本發明的成分按重量百分含量為：C 0.10～0.20%、Si 0.10～0.40%、Mn 0.60～0.90%、Cr 0.90～1.20%，Mo 0.10～0.30%、S 0.030～0.060%、Alt 0.02～0.06%、P≤0.035%、Cu≤0.40%，Ti≤0.010%，其余為鐵和微量雜質。

本發明的化學成分設計如下所述：

C為固溶強化元素，碳含量太低，無法保證緊固件的強度和硬度；但碳含量太高，則熱軋盤條強度高，塑性低，冷鐓易開裂。因此，必須考慮強度和冷鐓性能的平衡，故碳控制在0.10～0.20%。

Si可提高盤條強度和熱處理回火穩定性，但太高將導致冷鐓變形抗力急劇升高，造成冷鐓開裂，故Si控制在0.10～0.40%。

Mn可起到脫氧和改善熱軋盤條塑性的作用，但過量加入將減低盤條塑性和韌性，控制在0.60～0.90%。

S作為一種改善鋼切削性能的元素已是眾所周知；但S含量添加小于0.030%時無法獲得良好的可切削性；而S含量太高，將造成Mn/S比太低，鋼的熱加工性能降低。因此，從保證切削性能和熱加工性能兩方面考慮，S應控制在0.030～0.060%。

Cr和Mo：鉻和鉬均為固溶強化元素，可提高鋼的強度和淬透性，Mo還可以提高鋼的回火穩定性。但兩者均屬于貴重合金，成本較高，因此Cr控制在0.90～1.20%，Mo控制在0.10～0.30%。

Al元素是強脫氧元素，一方面可起到充分脫氧的作用，另一方面能夠細化晶粒，但太高將造成成本增加和澆注水口結瘤問題，故Alt可控制在0.02～0.06%。

降低P、Cu和Ti元素，可避免材料脆性，改善材料冷作硬化率和塑性指標。

本發明方法采用轉爐冶煉、LF＋RH雙精煉和連鑄工序，生產得到斷面大方坯；所述斷面大方坯再經加熱、軋制和冷卻工序，即可得到所述冷鐓鋼盤條；所述斷面大方坯的成分含量如上所述。

本發明方法所述加熱工序：加熱溫度為1100～1250℃，保溫時間為100～150min。

本發明方法所述軋制工序：包括粗軋、精軋和吐絲過程；進精軋溫度為870～920℃，吐絲溫度控制在800～860℃。

本發明方法所述冷卻工序：相變前段冷卻速率控制在0.5～0.8℃/s。

本發明的工藝設計如下所述：采用LF+RH雙精煉工藝，可降低有害氣體元素O、N、H，去除非金屬夾雜物。采用大方坯連鑄，提高了鑄坯壓縮比，充分保證了盤條表面質量和內部質量。調整鋼坯奧氏體化溫度，使奧氏體晶粒充分長大。精軋溫度按照下限控制，有利于儲存能的積累，提高鐵素體形核驅動力，促進鐵素體相變，進而提高盤條的塑性。適當降低吐絲溫度，延長奧氏體向鐵素體的轉變時間，促進鐵素體形核及長大，同時提高鐵素體的晶粒尺寸。關閉輥道冷卻線的風機和保溫罩，以降低盤條冷卻速度，有效避免較大過冷度，以促進鐵素體的充分轉變。冷卻速度降低，有效避免了過大的過冷度的產生，促進了鐵素體的充分轉變；冷速降低，心部及邊部的溫降均衡，有效避免了溫度梯度，使得心部及邊部的奧氏體冷卻轉變同時性。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本發明具有良好冷鐓性能和切削性能，且成本低、加工性能良好，能有效地下游企業生產汽車氣門彈簧座時的要求。

本發明方法通過合理設計C、Si、Mn等固溶強化元素，降低P、Cu、Ti等有害元素，并采用LF+RH雙精煉和大方坯工藝，以到達降低熱軋盤條的硬度，提高盤條塑性的目的；本發明方法通過加入S元素改善盤條的切削性能，最終生產出具有良好冷鐓性能和切削性能的冷鐓鋼盤條。本發明獲得的熱軋盤條，微觀組織由鐵素體＋珠光體組成，1/3冷頂鍛合格，面縮率65～72%，心部硬度76～80HRB，能夠滿足良好冷鐓性能和切削性能的要求。經酸洗-磷化- 粗拉-球化退火-精拉-冷鐓-切削加工制作的氣門彈簧座，外觀質量優，具有良好的冷加工性能、成型性能和切削性能。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1是本發明實施例1的金相組織照片（200×）；

圖2是本發明實施例2的金相組織照片（200×）。

具體實施方式

實施例1：本含硫易切削冷鐓鋼盤條采用下述方法生產而成。

鋼水經轉爐冶煉、LF＋RH雙精煉和連鑄工序，得到斷面大方坯（鋼坯），其成分按重量百分比為：C 0.10%、Si 0.40%、Mn 0.73%、Cr 1.11%、P 0.013%、S 0.045%、Mo 0.18%、Alt 0.035%、Cu 0.12%、Ti 0.0018%，其余為鐵和微量雜質。

將鋼坯加熱至1100℃，保溫時間135min；然后高壓水除磷，除磷溫度為1080℃，要求除磷水壓至少10MPa。將除磷后的鋼坯進行6+8道次粗中軋，4道次預精軋，8道次精軋，進精軋溫度870℃，精軋結束后，吐絲溫度控制在800℃。進入斯太爾莫冷卻線，關閉風機和保溫罩，調節輥道速度，吐絲后盤條相變前段冷卻速率控制在0.6℃/s。

本實施例所得Φ14mm規格的冷鐓鋼熱軋盤條，1/3冷頂鍛合格，面縮率72%，心部硬度76HRB；金相組織照片如圖1所示，由圖可見，其微觀組織由鐵素體＋珠光體組成。經某汽車緊固件廠進行深加工（酸洗-磷化-粗拉-球化退火-精拉-冷鐓-切削加工）制作的氣門彈簧座，外觀質量優，無開裂現象，成型性能和切削性能良好，100%合格。

實施例2：本含硫易切削冷鐓鋼盤條采用下述方法生產而成。

鋼水經轉爐冶煉、LF＋RH雙精煉和連鑄工序，得到斷面大方坯（鋼坯），其成分按重量百分比為：C 0.13%、Si 0.15%、Mn 0.60%、Cr 1.20%、P 0.015%、S 0.035%、Mo 0.15%、Alt 0.051%、Cu 0.10%、Ti 0.0016%，其余為鐵和微量雜質。

將鋼坯加熱至1180℃，保溫時間130min。然后高壓水除磷，除磷溫度為980℃，要求除磷水壓至少10MPa。將除磷后的鋼坯進行6+8道次粗中軋，4道次預精軋，8道次精軋，進精軋溫度880℃，精軋結束后，吐絲溫度控制在810℃。進入斯太爾莫冷卻線，關閉風機和保溫罩，調節輥道速度，吐絲后盤條相變前段冷卻速率控制在0.7℃/s。

本實施例所得Φ14mm規格的冷鐓鋼熱軋盤條，1/3冷頂鍛合格，面縮率70%，心部硬度77HRB；金相組織照片如圖2所示，由圖可見，其微觀組織由鐵素體＋珠光體組成。經某汽車緊固件廠進行深加工（酸洗-磷化-粗拉-球化退火-精拉-冷鐓-切削加工）制作的氣門彈簧座，外觀質量優，無開裂現象，成型性能和切削性能良好，100%合格。

實施例3：本含硫易切削冷鐓鋼盤條采用下述方法生產而成。

鋼水經轉爐冶煉、LF＋RH雙精煉和連鑄工序，得到斷面大方坯（鋼坯），其成分按重量百分比為：C 0.18%、Si 0.20%、Mn 0.90%、Cr 0.98%、P 0.016%、S 0.030%、Mo 0.23%、Alt 0.06%、Cu 0.11%，Ti 0.0015%，其余為鐵和微量雜質。

將鋼坯加熱至1190℃，保溫時間123min。然后高壓水除磷，除磷溫度為1020℃，要求除磷水壓至少10MPa。將除磷后的鋼坯進行6+8道次粗中軋，4道次預精軋，8道次精軋，進精軋溫度890℃，精軋結束后，吐絲溫度控制在840℃。進入斯太爾莫冷卻線，關閉風機和保溫罩，調節輥道速度，吐絲后盤條相變前段冷卻速率控制在0.5℃/s。

本實施例所得Φ14mm規格的冷鐓鋼熱軋盤條，1/3冷頂鍛合格，面縮率65%，心部硬度80HRB。經某汽車緊固件廠進行深加工（酸洗-磷化-粗拉-球化退火-精拉-冷鐓-切削加工）制作的氣門彈簧座，外觀質量優，無開裂現象，成型性能和切削性能良好，100%合格。

實施例4：本含硫易切削冷鐓鋼盤條采用下述方法生產而成。

鋼水經轉爐冶煉、LF＋RH雙精煉和連鑄工序，得到斷面大方坯（鋼坯），其成分按重量百分比為：C 0.15%、Si 0.10%、Mn 0.85%、Cr 0.90%、P 0.011%、S 0.060%、Mo 0.10%、Alt 0.042%、Cu 0.13%、Ti 0.0014%，其余為鐵和微量雜質。

將鋼坯加熱至1210℃，保溫時間100min。然后高壓水除磷，除磷溫度為1042℃，要求除磷水壓至少10MPa。將除磷后的鋼坯進行6+8道次粗中軋，4道次預精軋，8道次精軋，進精軋溫度920℃，精軋結束后，吐絲溫度控制在860℃。進入斯太爾莫冷卻線，關閉風機和保溫罩，調節輥道速度，吐絲后盤條相變前段冷卻速率控制在0.8℃/s。

本實施例所得Φ14mm規格的冷鐓鋼熱軋盤條，1/3冷頂鍛合格，面縮率66%，心部硬度79HRB。經某汽車緊固件廠進行深加工，酸洗-磷化-粗拉-球化退火-精拉-冷鐓-切削加工，制作的氣門彈簧座，外觀質量優，無開裂現象，成型性能和切削性能良好，100%合格。

實施例5：本含硫易切削冷鐓鋼盤條采用下述方法生產而成。

鋼水經轉爐冶煉、LF＋RH雙精煉和連鑄工序，得到斷面大方坯（鋼坯），其成分按重量百分比為：C 0.20%、Si 0.32%、Mn 0.69%、Cr 1.14%、P 0.035%、S 0.052%、Mo 0.30%、Alt 0.02%、Cu 0.40%、Ti 0.010%，其余為鐵和微量雜質。

將鋼坯加熱至1250℃，保溫時間150min。然后高壓水除磷，除磷溫度為1068℃，要求除磷水壓至少10MPa。將除磷后的鋼坯進行6+8道次粗中軋，4道次預精軋，8道次精軋，進精軋溫度900℃，精軋結束后，吐絲溫度控制在850℃。進入斯太爾莫冷卻線，關閉風機和保溫罩，調節輥道速度，吐絲后盤條相變前段冷卻速率控制在0.5℃/s。

本實施例所得Φ14mm規格的冷鐓鋼熱軋盤條，1/3冷頂鍛合格，面縮率66%，心部硬度79HRB。經某汽車緊固件廠進行深加工，酸洗-磷化-粗拉-球化退火-精拉-冷鐓-切削加工，制作的氣門彈簧座，外觀質量優，無開裂現象，成型性能和切削性能良好，100%合格。