本發明屬于深加工拉拔技術控制領域，特別是提供了一種控制鐵素體-珠光體類型非調質高強螺栓鋼高Bauschinger效應的控制方法，用于生產控制非調質鋼的高線控制和用戶加工控制技術。

背景技術：

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

國內傳統高強(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行調質(淬火+回火)處理。而采用冷作強化非調質冷鐓鋼來制造高強度螺栓產品可省去鋼材冷拔前的退火處理和螺栓成形后的調質處理，僅取消調質處理一項，噸鋼節約成本800-1000元，在很大程度上簡化了生產工序，縮短了生產周期，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，因而具有顯著的經濟效益和社會效益，冷作強化非調質冷鐓鋼是高強度緊固件的新工藝路線，是今后的發展方向。

關于冷作強化非調質鋼國內外研究較多，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以及國內馬鋼超細晶非調質鋼等方向，成為高強冷鐓鋼發展的方向之一。但是制約非調質鋼發展的關鍵環節是由于通過拉拔冷作強化后強度已經達到高強化，深加工螺栓鐓頭過程中強度高、磨具損耗大和易開裂等問題限制著非調質鋼高強螺栓的大量使用。而傳統高強螺栓是拉拔鐓頭成螺栓后進行調質處理獲得高強性能，但存在成本高和表面脫碳、變形等問題。因此，研究非調質高強螺栓拉拔后鐓頭的高Bauschinger效應，降低用戶鐓頭磨具損耗，成為非調質高強螺栓鋼得到市場認可的關鍵技術。

關于冷作強化非調質高強螺栓鋼研究較多，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晶類型鋼。專利200910144282.1中提出了10.9級含鉻非調質冷鐓鋼及其熱軋盤條的軋制方法，通過添加合金Cr元素的成分優化設計與750～830℃的低溫軋制的方法，獲得細化的粒狀貝氏體組織。其技術思路是通過低溫軋制獲得超細晶粒貝氏體組織，從而獲得良好的冷加工性和韌性。專利200910144284.0中提出了10.9級含鈮非調質冷鐓鋼及其熱軋盤條的軋制方法，提出通過添加合金Nb元素的成分優化設計與750～830℃的低溫軋制的方法，獲得細化的粒狀貝氏體組織。其技術思路是通過低溫軋制和Nb的析出細化晶粒獲得超細晶貝氏體組織，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質貝氏體冷鐓鋼及其制造方法，采用C-Mn鋼基礎上，通過添加微量元素B，獲得貝氏體型非調質冷鐓鋼，以上專利均為貝氏體型非調質冷鐓鋼。專利201510401847.5提出了含硼非調質雙相冷鐓鋼的高線軋制方法，采用C-Mn鋼的基礎上，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中提出了高強度緊固件用非調質冷鐓鋼及其制造方法，采用在C-Mn成分基礎上添加Cr元素，通過斯太爾摩線控制獲得鐵素體+珠光體的常規組織，但沒有研究控制高Bauschinger效應的方法。專利200710036254.9中提出了高強度緊固件用非調質雙相冷鐓鋼及其制造方法，該專利在C-Mn元素的基礎上，通過添加V、Nb或V-Nb復合的強化方式，通過斯太爾摩風冷線控制鐵素體+馬氏體雙相組織。以上專利均為不同類型非調質鋼種開發控制技術方法，本文主要通過預變形-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效應的一種深加工控制方法。

技術實現要素：

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

1、斯太爾摩風冷控制，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效應的大小與多種因素有關。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。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效應值的增加。

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

Bauschinger效應是在金屬塑性加工過程中正向加載引起的塑性應變強化導致金屬材料在隨后的反向加載過程中呈現塑性應變軟化(屈服極限降低)的現象。當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，即進行壓縮變形時，材料的壓縮屈服極限比原始態(即未經預先拉伸塑性變形而直接進行壓縮)的屈服極限明顯要低。高強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變強化，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質高強螺栓鋼控制的關鍵因素。

在正向變形時，位錯運動形成位錯纏結或胞狀組織。這種位錯結構在力學上是相當穩定的，如果此時卸載并隨后同向加載，位錯線不能繼續進行顯著運動。但若卸載后施加反向載荷，位錯反向運動。在反向路徑上，位錯阻礙數量較少，位錯可以在較低應力下移動較大距離。故正、反向位錯疊加或抵消是高強螺栓用非調質鋼形成包辛格效應的機理。因此，拉拔過程預變性量(拉拔減面率)是控制非調質鋼微觀組織中正向位錯量的關鍵因素。最佳冷拉拔減面率選取原則為包辛格效應最大而應變硬化指數尚未增加的階段。在這階段，微觀組織上對應著位錯充分增值和纏結，材料原滑移系開動困難但是還沒有發生形變孿晶，或者雖有孿晶但位錯沒有進一步增值階段。

控制鐵素體-珠光體類型非調質高強螺栓鋼拉拔預變形量為20％，Bauschinger效應值獲得最大，達到200Mpa。

本發明的優點在于：控制鐵素體-珠光體類型非調質高強螺栓用鋼鐵素體比率和冷拉拔減面率，獲得組織內部最佳的正向位錯密度，獲得較高的包辛格效應值。

附圖說明

圖1為鐵素體-珠光體非調質高強螺栓用鋼微觀組織圖。

圖2為鐵素體-珠光體鋼預變形5％的預變形與鐓頭壓縮應力-應變曲線圖。

圖3為鐵素體-珠光體鋼預變形15％的預變形與鐓頭壓縮應力-應變曲線圖。

圖4為鐵素體-珠光體鋼預變性25-55％后鐓頭模擬壓縮應力-應變曲線圖。

圖5為鐵素體-珠光體鋼預變形量與包辛格效應值的關系曲線圖。

具體實施方式

實施例1

本發明在高線160mm²生產Φ6.5mm盤條中得到應用，獲得了性能優異的非調質鋼。

1斯太爾摩風冷控制，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性能和拉拔后鋼絲性能。

實施例2

本發明在首鋼高線160mm²生產Φ6.5mm盤條中得到應用，獲得了性能優異的非調質鋼。

1斯太爾摩風冷控制，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性能和拉拔后鋼絲性能。