一种冷镦钢盘条及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及冷镦钢生产技术领域，具体涉及一种冷镦钢盘条及其制备方法和应用。


背景技术：

2.冷镦钢主要用于生产螺栓、螺母等紧固件，广泛应用于汽车、建筑、轻工等行业。为了节省能源燃料和降低成本，必须要求零件轻量化，提高材料强度是最重要的措施，如一些汽车发动机和建筑机械用紧固件强度级别均要求12.9级以上。高强度紧固件已成为行业发展的必然趋势，应用越来越广泛。
3.钢在大气中不可避免地会发生腐蚀，成为影响钢材使用寿命的重要因素。紧固件的锈蚀会对结构安全性造成严重的危害。为解决腐蚀失效，通常采用防腐蚀涂装，如热镀、电镀、机械镀等，但是高强度紧固件预紧扭矩较大，镀层本身无法抵抗螺纹间较大的摩擦力，在紧固件预紧过程中涂层会被破坏，从而导致镀层变薄，严重时甚至使紧固件的基体材料裸露在服役环境中，从而降低紧固件的耐腐蚀性能，而且，采用防腐蚀涂装会增加维护成本，涂装过程会造成健康危害和环境污染。因此，开发免涂装的高强度耐候钢耐候紧固件用钢迫在眉睫。
4.耐候钢，即在普通碳素钢的基础上，添加一定量的合金元素，在钢材表面形成具有保护作用的致密锈层，从而阻止大气中氧和水向钢基体渗入，减缓锈蚀向钢材纵深发展，提高钢铁材料的耐大气腐蚀能力。耐候钢的耐大气腐蚀性能为普通碳素钢的2～8倍，并且使用时间愈长，耐蚀作用愈突出。
5.中国专利申请号为201610833875.9的专利公开了一种10.9级耐大气腐蚀冷镦钢热轧盘条,其成分按重量百分比为：c 0.25-0.35％、si 0.15-0.35％、mn 0.60-0.90％、p≤0.030％、s≤0.030％、cr 0.60-0.90％、ni 0.20-0.50％、cu0.20-0.50％，其余为铁和微量杂质，通过加入cu、cr、ni等元素，使材料具有耐大气腐蚀的效果，具有强度高、腐蚀性好、成型性能好等特点。
6.中国专利申请号为201711333475.2的专利公开了一种1000mpa级紧固件用耐候冷镦钢盘条，其成分按重量百分比为：c 0.25-0.55％、si 0.10-0.40％、mn 0.80-1.20％、p≤0.035％、s≤0.040％、cr 0.40-0.70％、ni 0.15-0.45％、cu 0.20-0.40％、mo 0.15-0.45％，其余为fe和不可避免杂质，制造的耐候连接副满足1000mpa级要求，加速腐蚀试验腐蚀速率低于普通冷镦钢的1/3。
7.中国专利申请号为201911247314.0的专利公开了一种10.9级紧固件用高耐候冷镦钢，其主要化学成份组成及质量百分比为：c 0.33-0.43％、si0.20-0.50％、mn 0.35-0.55％、cr 0.60-1.00％、ni 0.50-0.80％、cu 0.20-0.40％、v 0.01-0.10％、alt 0.015-0.040％、re 0.01-0.10％、p 0.010-0.030％、o≤0.0015％、n≤0.006％，其余为fe和不可避免的杂质，通过化学成分设计，结合低温轧制工艺，满足10.9级紧固件强度要求，且具有高耐候性。但是，专利201610833875.9、201711333475.2、201911247314.0中钢强度均为
1200mpa以下，无法满足紧固件的高强度要求，且专利201610833875.9和201711333475.2的耐候指数i值均在7.0以下，仅具有一般耐候性能。
8.中国专利申请号为201711215120.3的专利公开了一种抗延迟断裂的1040mpa级耐候螺栓，其化学成分的质量百分数为：c 0.21-0.32％、si0.10-0.50％、mn 0.60-1.00％、p 0.008-0.020％、s≤0.005％、cr 0.82-1.20％、ni 0.25-0.50％、cu 0.25-0.50％、mo 0.05-0.20％、nb 0.015-0.060％、v0.015-0.090％、ti 0.008-0.035％、b 0.0008-0.0035％、al 0.015-0.040％、ca0.003-0.007％、zr 0.015-0.045％、re 0.010-0.045％，余量为fe和不可避免的杂质，采用高纯净质化冶炼-连铸-轧制技术，制作的螺栓既抗延迟断裂又耐大气腐蚀。然而，专利201711215120.3中添加了较多的ti、zr元素，会形成氮化物夹杂，对材料的韧性有害，同时钢中合金添加较多，不利于钢的成本控制，且该方法中钢的耐候指数i值基本在7.0以下，仅具有一般耐候性能，强度级别均为1100mpa以下，无法满足紧固件的高强度要求。
9.中国专利申请号为201910360766.3的专利公开了一种高强度耐候紧固件用钢，其化学成分质量百分比为：c 0.35-0.45％、si 0.01-2.0％、mn0.3-2.2％、p≤0.012％、s≤0.005％、cr 0.6-3.2％、mo 0.1-0.3％、ni 0.2-2.0％、cu 0.3-0.6％、al 0.001-0.1％、ti 0.01-0.5％、b 0.0005-0.01％、nb0.015-0.060％、re 0.010-0.045％，其余为fe和其它不可避免杂质，通过冶炼铸造、均热处理、初轧开坯、轧制、调质处理后，钢的耐候指数i≥7，强度满足10.9级要求。
10.中国专利申请号为201911247222.2的专利公开了一种12.9级紧固件用高耐候冷镦钢，其主要化学成份组成及质量百分比为：c 0.35-0.45％、si0.30-0.50％、mn 0.60-1.00％、cr 0.60-0.83％、ni 0.50-0.80％、cu 0.20-0.40％、mo 0.05-0.15％、ti 0.01-0.06％、alt 0.015-0.040％、re 0.01-0.10％、p0.010-0.030％、o≤0.0015％、n≤0.006％，其余为fe和不可避免的杂质，通过化学成分设计，结合低温轧制工艺，满足12.9级紧固件强度要求，且具有高耐候性。然而，专利201910360766.3、201911247222.2中的耐候钢加入较多的c、re、mo、ti等元素，虽然提高了耐候性能，但对冷镦钢的成型不利，会造成钢的脆性上升，影响钢的耐延迟断裂性能，提高了钢的冷镦开裂风险。


技术实现要素：

11.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中缺少一种既可以保证钢的强度与耐腐蚀性能，同时又可以保证没有开裂风险、成形性能优良的综合性冷镦钢，从而提供一种冷镦钢盘条及其制备方法和应用。
12.为此，本发明提供一种冷镦钢盘条，包括如下质量百分含量的化学组分：c 0.25-0.34％、si 0.25-0.40％、mn 0.75-0.90％、p≤0.025％、s≤0.020％、cr 0.90-1.10％、ni 0.30-0.60％、cu 0.25-0.40％、nb 0.02-0.04％、al0.010-0.045％、v 0.02-0.08％、n 0.003-0.007％，其余为fe和不可避免的杂质,且满足([cr]+2[ni])/[cu]为5-6.5以及[c]+[mn]/6+([cr]+[nb]+[v])/5+([ni]+[cu])/20+[si]/15为0.7％-0.8％，其中[cr]、[ni]、[cu]、[c]、[mn]、[nb]、[v]、[si]分别代表冷镦钢盘条中cr、ni、cu、c、mn、nb、v、si的质量百分含量。
[0013]
进一步的，所述冷镦钢盘条包含珠光体、贝氏体及铁素体的混合组织；优选的，所
述冷镦钢盘条中，所述珠光体的面积百分含量为45-60％，贝氏体的面积百分含量为25-40％，铁素体的面积百分含量为10-25％；优选的，所述盘条的晶粒度为9-11级。
[0014]
本发明还提供了一种如上所述的冷镦钢盘条的制备方法，包括如下步骤：
[0015]
s1、转炉冶炼；
[0016]
s2、lf炉精炼；
[0017]
s3、连铸；
[0018]
s4、铸坯冷却；
[0019]
s5、加热；
[0020]
s6、轧制。
[0021]
进一步的，所述s1步骤满足如下a-c的一项或多项：
[0022]
a、冶炼终点c的百分含量为0.06-0.20％，p≤0.012％；
[0023]
b、转炉出钢的温度为1630℃～1670℃；
[0024]
c、出钢1/2-1/4后依次加入含al、si、mn、cr、ni、cu的合金材料进行初步合金化。
[0025]
进一步的，所述s2步骤包括如下步骤：当转炉钢水进入lf站后，依次加入2.5-4.5kg/t石灰、0.5-2.0kg/t萤石调白渣，lf白渣精炼5-10min后加入含v、nb的合金材料进行合金化，期间吹氩300～450l/min；随后以2.0-4.0℃/min的升温速率升温至1540-1560℃时取样，期间吹氩150～300ml/min；lf出钢的温度为1560℃～1580℃。
[0026]
进一步的，s3步骤中，连铸时中间包的温度为1525℃～1550℃；和/或，所述s4步骤包括如下步骤：将连铸坯进行空冷，待冷却至700℃-750℃后，进行缓冷至连铸坯温度≤200℃，缓冷时间为72h-96h。
[0027]
进一步的，s5步骤中，加热过程中均热段温度为1050℃-1100℃，加热时间为60-90min；s6步骤中，开轧温度为950℃-1000℃，终轧温度为880℃-910℃，控制吐丝温度为850℃-880℃。
[0028]
进一步的，所述s6步骤包括如下步骤：前1-2段辊道开启保温罩，并开启1-3台风机，每台风机风量为50-80％，其余保温罩和风机全关，入罩温度为720-750℃，入保温罩前冷速为7-10℃/s，保温罩内冷速为0.8-1.2℃/s。
[0029]
进一步的，在s6步骤后还包括对冷镦钢盘条进行调质处理的步骤；所述调质处理为将盘条经860-900℃淬火后再在510-550℃回火。
[0030]
本发明还提供了一种紧固件，是由上述冷镦钢盘条制备得到的，所述紧固件的强度级别≥12.9级。
[0031]
以下对一种高强度耐候紧固件用冷镦钢成分设计进行说明：
[0032]
c：在钢中起固溶强化作用，提高淬透性和钢的强度，但c含量过高则会降低钢的延展性，增加螺栓延迟断裂风险，还会导致塑性及冷镦成型性能变差，还会影响钢的耐大气腐蚀性能。综合考虑紧固件的强度、耐蚀性能和冷镦成型性能，本发明将碳含量范围定为0.25-0.34％。
[0033]
si：是钢中的脱氧元素，且通过固溶强化作用提高钢的强度和硬度，同时富集于钢的表面，可提高锈层的稳定性和耐蚀性能，但si含量的提高会加剧钢材脱碳，且si含量过高时，其固溶强化效果达到饱和，对塑性、韧性不利。综合考虑组织及性能设计，控制其含量范围为0.25-0.40％。
[0034]
mn：起固溶强化和细晶强化作用，并抑制珠光体和贝氏体转变，提高奥氏体组织的稳定性和钢的淬透性。同时，mn的添加有助于在钢材表面形成锈蚀层，提高钢的耐蚀性能，但过多的mn会导致腐蚀产物颗粒长大，提高腐蚀率，还会降低钢的塑性。综合考虑，将其含量控制为0.75-0.90％。
[0035]
p、s：均为杂质元素，p虽然能够促使钢产生非晶态的锈层，提高锈层稳定性，增加钢的耐候性能，但p含量过高会降低钢的韧性及塑性，会导致冷脆；s会恶化钢的耐大气腐蚀性能，并且会导致钢的热脆，且s会与mn形成mns夹杂，影响钢的塑性，且p、s都是易偏析的杂质元素，对冷镦钢组织和性能均匀性有害，为改善钢的冷镦性能、提高其均匀变形能力，限定p≤0.025％、s≤0.020％。
[0036]
cr：显著提高钢的淬透性，细化晶粒，改善冷镦钢的球化性能，同时cr元素能在钢表面形成致密的氧化膜提高钢的钝化能力，改善钢材表面腐蚀层的密度和附着能力，提高钢的耐腐蚀能力，但是过量的cr会增加钢的回火脆性倾向，综合考虑强度、组织控制和耐腐蚀能力等因素，限定cr含量为0.90-1.10％。
[0037]
ni：能够增强钢的淬透性，降低韧脆转变温度，显著提高钢的低温韧性，与铬配合改善钢的高温抗氧化、应力腐蚀能力，提高可塑性、可焊接性和韧性等，并且可以有效阻止cu的热脆，此外ni过高会提高材料的成本，综合考虑低温性能需求及ni元素较高成本，限定ni为0.30-0.60％。
[0038]
cu：显著提高钢的抗大气腐蚀性能，使钢表面的锈层致密并提高附着性，同时可提高淬透性，降低韧脆转变温度，但过量的cu在钢中会产生高裂纹敏感性，导致钢的热脆。综合考虑，限定cu含量为0.25-0.40％。
[0039]
nb：固溶于奥氏体中，显著提高钢的淬透性，降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，在钢中形成细小的nb(c,n)析出物，成为钢中的有益氢陷阱，阻碍氢原子向有害氢陷阱聚集，提高紧固件的耐延迟断裂性能，但过量的nb会提高成本，加剧偏析倾向。综合考虑，将nb含量控制为0.02-0.04％。
[0040]
al：为较强脱氧元素，可提高钢的抗氧化性能，同时可细化晶粒，改善钢材的强韧性能，将al含量应控制在0.010-0.045％。
[0041]
v：细化组织晶粒，提高钢的强度和韧性，与c、n可形成碳化物，可提高抗氢腐蚀能力，同时可以增加钢的淬透性，改善调质后组织的均匀性，为保证高强度紧固件使用时的安全性，将v的范围定为0.02-0.08％。
[0042]
n：有固溶强化作用，可提高淬透性，在高cr钢中，适量的n在不降低塑性的情况下可提高钢的强度，但是过量的n在钢中会析出fe4n，导致钢产生时效脆性，降低钢的冷加工性能，综合考虑后，将n控制在0.003-0.007％。
[0043]
([cr]+2[ni])/[cu]：cr、ni、cu的协同作用指数，添加足够的cr和ni，可以弥补随cu增量带来的钢的延展性的降低，同时促进钢材表面钝化膜的形成，降低钢基体的腐蚀诱发敏感性，提高钢材的耐蚀性能，但是过量的cr和ni，会导致钢加热过程中氧化皮粘附性增大，从而加大酸洗除磷难度，综合考虑限定([cr]+2[ni])/[cu]范围为5-6.5。
[0044]
[c]+[mn]/6+([cr]+[nb]+[v])/5+([ni]+[cu])/20+[si]/15：本发明中钢的碳当量的计算公式，通过对冷镦钢生产数据分析所得。为了使调质处理后紧固件的强度达到12.9级以上，同时考虑合金成本，将碳当量的值控制在0.7％-0.8％。
[0045]
耐候指数i：美国材料与试验协会astm g101标准中定义的耐候指数计算公式，用于对耐候钢进行耐蚀性评价，计算公式为i＝26.01[cu]+3.88[ni]+1.2[cr]+1.49[si]+17.28[p]-7.29[cu][ni]-9.1[ni][p]-33.39[cu]2，一般认为i≥7.0以上时，钢具有高耐候性能。
[0046]
本发明技术方案，具有如下优点：
[0047]
1.本发明提供的一种冷镦钢盘条，包括如下质量百分含量的化学组分：c 0.25-0.34％、si 0.25-0.40％、mn 0.75-0.90％、p≤0.025％、s≤0.020％、cr0.90-1.10％、ni 0.30-0.60％、cu 0.25-0.40％、nb 0.02-0.04％、al 0.010-0.045％、v 0.02-0.08％、n 0.003-0.007％，其余为fe和不可避免的杂质,且满足([cr]+2[ni])/[cu]为5-6.5以及[c]+[mn]/6+([cr]+[nb]+[v])/5+([ni]+[cu])/20+[si]/15为0.7％-0.8％，其中[cr]、[ni]、[cu]、[c]、[mn]、[nb]、[v]、[si]分别代表冷镦钢盘条中cr、ni、cu、c、mn、nb、v、si的质量百分含量。本发明通过各元素组成配比以及合理设计cr、ni、cu含量以及其他元素含量使得([cr]+2[ni])/[cu]为5-6.5，[c]+[mn]/6+([cr]+[nb]+[v])/5+([ni]+[cu])/20+[si]/15为0.7％-0.8％；得到的冷镦钢具有良好的耐腐蚀性能，耐候指数i≥7，且其成型性好，无冷镦开裂现象，适用于对耐延迟断裂性能要求严格的钢结构的设计及选材，其制备的螺栓具有高强度性能，强度等级可以达到12.9级以上。
[0048]
2.本发明提供的冷镦钢盘条的制备方法s5步骤中，控制加热炉均热段温度为1050℃-1100℃，加热炉加热时间为60-90min；s6步骤中，控制开轧温度为950℃-1000℃，终轧温度为880℃-910℃，吐丝温度为850℃-880℃。当加热炉温度低于1050℃时，ni、cu、nb等元素无法溶解于奥氏体中；当加热炉温度高于1100℃时，会形成粗大的奥氏体晶粒，同时会增加钢的脱碳。当开轧温度低于950℃时，会导致轧机负荷过大；当开轧温度高于1000℃时，会造成轧制过程温降过大和盘条晶粒粗大，易形成异常组织。当终轧温度低于880℃时，会造成轧机负荷过大，同时会增加钢的变形抗力，使回复再结晶过程进行不完善，残余应力增大，降低塑性，且容易产生尺寸超差和耳子、折叠等缺陷；当终轧温度高于910℃时，会造成晶粒粗大，影响机械性能，此外也会导致线材表面二次脱碳，增加线材表面脱碳层的深度。当吐丝温度低于850℃时，从精轧机到减定径的水冷过大，易造成异常组织和表面硬度偏低，使盘条心表温差增大；当吐丝温度高于880℃时，会造成晶粒粗大，且会造成在斯太尔摩线上不能完成整个相变过程，易产生异常组织，影响冷镦性能。
[0049]
3.本发明提供的冷镦钢盘条的制备方法s6步骤包括如下步骤：前1-2段辊道开启保温罩，并开启1-3台风机，每台风机风量为50-80％，其余保温罩和风机全关，入罩温度为720-750℃，入保温罩前冷速为7-10℃/s，保温罩内冷速为0.8-1.2℃/s。通过控制冷镦钢盘条在入罩前的温度及其他工艺参数可以避免冷镦钢盘条在保温罩内产生异常组织，使铁素体组织更加细小均匀，提高冷镦钢盘条的性能，降低冷镦钢盘条的开裂率。
具体实施方式
[0050]
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
[0051]
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
[0052]
实施例
[0053]
实施例1-10提供了一系列冷镦钢盘条，化学成分及其质量百分数如表1所示，其余为fe及不可避免的杂质，其生产工艺均为：转炉冶炼
→
lf精炼
→
连铸
→
铸坯缓冷
→
加热炉加热
→
高线轧制。具体工艺参数如表2、表3所示，具体操作为：
[0054]
(1)转炉冶炼：铁水进入转炉后，进行吹氧冶炼，冶炼控制终点c、p含量。出钢1/4后根据目标钢种成分含量依次加入铝锭、硅铁、硅锰、高碳铬铁、镍板、铜板进行初步合金化，转炉出钢温度如表2所示。
[0055]
(2)lf精炼：转炉钢水进入lf站后，依次添加3kg石灰、1kg萤石进行调白渣，lf白渣精炼5min后加入钒铁、铌铁进行合金化，期间吹氩400l/min；随后升温后取样，根据目标钢种成分含量添加合金调整成分，以4.0℃/min的升温速率升温至1540℃，期间吹氩300l/min，lf出钢温度如表2所示。
[0056]
(3)连铸：连铸过程采用大包长水口氩封、碱性中间包覆盖剂、浸入式水口进行全保护浇筑，并采用中碳钢保护渣，得到连铸坯。其中，中间包温度如表2所示。
[0057]
(4)铸坯缓冷：首先将连铸坯空冷至目标温度后，入坑缓冷，出坑。其中，空冷冷却温度、缓冷时间、出坑温度如表2所示。
[0058]
(5)加热炉加热：加热炉均热段温度、加热时间、开轧温度如表3所示。
[0059]
(6)高线轧制：前1-2段辊道开启保温罩，并开启1-3台风机，其余保温罩和风机全关，入罩后缓冷，使盘条冷却后得到均匀的珠光体、铁素体、贝氏体混合组织，通过盘条的组织控制，可简化退火工序，满足钢的冷镦成型要求。轧制过程终轧温度、吐丝温度及冷却过程参数如表3所示。轧制后盘条的显微组织及晶粒度如表4所示。将得到的冷镦钢盘条淬火后再回火，淬火与回火温度如表3所示。
[0060]
表1实施例1-10及对比例1-10冷镦钢盘条化学成分(wt％)
[0061]
[0062][0063]
表2实施例1-10及对比例1-10冷镦钢盘条冶炼、铸坯缓冷工艺参数
[0064]
[0065][0066]
表3实施例1-10及对比例1-10冷镦钢盘条加热、轧制及控冷工艺参数
[0067][0068][0069]
表4实施例1-10与对比例1-10冷镦钢盘条显微组织及晶粒度
[0070] 珠光体(％)贝氏体(％)铁素体(％)马氏体(％)晶粒度(级)
实施例1503713010实施例2573310010实施例345401509实施例4602911011实施例5483022010实施例652252309实施例7473419011实施例8533611010实施例9502525010实施例10552619011对比例1512524011对比例247302309对比例3502525011对比例4493219010对比例560301009对比例6504010010对比例749401109对比例8523315011对比例955281707对比例10651015109
[0071]
对比例
[0072]
对比例1-10提供了一系列冷镦钢盘条，化学成分及其质量百分数如表1所示，其余为fe及不可避免的杂质，对比例1-10的生产工艺流程与实施例1-10相同，具体工艺参数见表2和表3。
[0073]
对比例9工艺流程与对比例5基本相同，区别仅在于轧制过程加热温度和轧制温度不满足本发明要求，具体为：加热炉均热段温度、开轧温度、终轧温度、吐丝温度均高于本发明要求范围。
[0074]
对比例10工艺流程与对比例5基本相同，区别仅在于轧制过程控冷工艺不满足本发明要求，具体为：保温罩、风机全关，入罩温度等不满足本发明要求范围。
[0075]
实验例1
[0076]
1.测试实施例1-10及对比例1、4的冷镦钢盘条的耐候指数，耐候指数i的评价方法如下：耐候指数i＝26.01[cu]+3.88[ni]+1.2[cr]+1.49[si]+17.28[p]-7.29[cu][ni]-9.1[ni][p]-33.39[cu]2，一般认为i≥7.0以上时，钢具有高耐候性能。实施例1-10及对比例1、对比例4的冷镦钢盘条的耐候指数如表5所示。
[0077]
表5实施例1-10及对比例1、4冷镦钢盘条的耐候指数
[0078] 耐候指数i实施例17.39实施例27.60实施例37.44
实施例47.38实施例57.41实施例67.74实施例77.43实施例87.31实施例97.77实施例107.53对比例16.83对比例41.98
[0079]
2.测试实施例1-10及对比例5、6、7、9、10所制备的冷镦钢盘条的冷镦开裂率，冷镦开裂率的测试及评价方法：将冷镦钢盘条进行球化退火，然后按照yb/t 5293-2014进行1/3冷顶锻试验，冷镦开裂率为冷镦开裂试样占总试验样品的数量百分数，当冷镦开裂率为0时最优。实施例1-10及对比例5、对比例6、对比例7、对比例9、对比例10的冷镦开裂率如表6所示。
[0080]
表6实施例1-10及对比例5、6、7、9、10冷镦钢盘条的冷镦开裂率
[0081] 冷镦开裂率实施例10实施例20实施例30实施例40实施例50实施例60实施例70实施例80实施例90实施例100对比例523％对比例618％对比例712％对比例937％对比例1035％
[0082]
3.测试实施例1-10及对比例1-3所制备的冷镦钢盘条在调质处理后的强度，抗拉强度和屈服强度的测试及评价方法：将盘条调质处理后，按照gb/t 228.1-2021进行室温拉伸试验，冷镦钢盘条抗拉强度≥1220mpa时代表所制备紧固件的强度≥12.9级。实施例1-10及对比例1、对比例2、对比例3冷镦钢盘条调质处理后的拉伸试验结果如表7所示。
[0083]
表7实施例1-10及对比例1-3冷镦钢盘条调质处理后的拉伸试验结果
[0084][0085][0086]
4.测试实施例1-10及对比例6、8的冷镦钢盘条所制备的冷镦钢盘条在调质处理后耐延迟断裂性能的测试结果。耐延迟断裂性能测试方法及评价方法如下：
[0087]
采用慢应变速率拉伸试验方法进行耐延迟断裂性能测试，试验过程如下：对钢进行调质处理后，加工成gb/t 39039-2020标准给出的缺口试样；将试样在4g/l的naoh溶液中进行电化学充氢，充氢时间48h，电流密度为15a/m2；充氢后的试样经过清洗和干燥处理后，在慢应变速率拉伸试验机上进行室温拉伸试验，拉伸应变速率5
×
10-6
/s，测定充氢缺口试样的抗拉强度；对未充氢缺口试样采用相同参数进行试验，获得未充氢缺口试样的抗拉强度；计算延迟断裂强度比，延迟断裂强度比为充氢缺口试样抗拉强度与未充氢缺口试样抗拉强度的比值。延迟断裂强度比越大，耐延迟断裂性能越好。一般认为，延迟断裂强度比为0.7以上判断为合格，0.8以上则判定为优秀。实施例1-10及对比例6、对比例8冷镦钢盘条调质处理后的耐延迟断裂性能测试结果如表8所示。
[0088]
表8实施例1-10及对比例6、8冷镦钢盘条调质处理后的耐延迟断裂性能测试结果
[0089][0090]
[0091]
实施例1-10所制备的冷镦钢盘条，化学成分上保证了耐候指数i≥7.0，在具有高耐候性能的同时还具有优良的耐延迟断裂性能，加工过程中冷镦成型性能优良、无开裂，实施例1-10冷镦钢盘条调质处理后强度级别可以达到12.9级以上。
[0092]
对比例1-8冷镦钢盘条的各化学成分质量百分数不在本发明的保护范围内，如表5、表7的结果所示，对比例1-3冷镦钢盘条调质处理后均不能满足12.9级强度要求，且对比例1冷镦钢盘条由于cr含量偏低，导致耐候指数达不到7.0以上，达不到高耐候性要求；在制备对比例4的冷镦钢盘条时，ni、cu没有作为合金元素添加至钢中，导致钢不具有耐候性；对比例5-7的冷镦钢盘条分别添加了较多的c、cr、mo、ti，导致盘条冷镦成型性能变差，冷镦开裂率偏高，并且使得对比例6的冷镦钢盘条的耐延迟断裂性能也有所下降；对比例8的冷镦钢盘条中cr、ni、cu配比不合适，(cr+2
×
ni)/cu为4.13，低于本发明冷镦钢盘条(cr+2
×
ni)/cu的要求范围5-6.5，导致钢的塑性和耐延迟断裂性能变差。对比例9的冷镦钢盘条在加工过程中加热和轧制温度偏高，导致盘条组织中晶粒粗大和产生脱碳，造成钢的塑性变差、冷镦开裂率偏高；对比例10的冷镦钢盘条在加工过程中未开启风机、入罩温度偏高以及入罩前冷速偏低，导致冷镦钢盘条珠光体面积百分含量偏高，贝氏体百分含量偏低，同时盘条在保温罩内未转变完成产生马氏体，导致盘条冷镦开裂率偏高。
[0093]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种冷镦钢盘条，其特征在于，包括如下质量百分含量的化学组分：c 0.25-0.34％、si 0.25-0.40％、mn 0.75-0.90％、p≤0.025％、s≤0.020％、cr0.90-1.10％、ni 0.30-0.60％、cu 0.25-0.40％、nb 0.02-0.04％、al 0.010-0.045％、v 0.02-0.08％、n 0.003-0.007％，其余为fe和不可避免的杂质，且满足([cr]+2[ni])/[cu]为5-6.5以及[c]+[mn]/6+([cr]+[nb]+[v])/5+([ni]+[cu])/20+[si]/15为0.7％-0.8％
，
其中[cr]、[ni]、[cu]、[c]、[mn]、[nb]、[v]、[si]分别代表冷镦钢盘条中cr、ni、cu、c、mn、nb、v、si的质量百分含量。2.根据权利要求1所述的冷镦钢盘条，其特征在于，所述冷镦钢盘条为包含珠光体、贝氏体及铁素体的混合组织；优选的，所述冷镦钢盘条中，所述珠光体的面积百分含量为45-60％，贝氏体的面积百分含量为25-40％，铁素体的面积百分含量为10-25％；优选的，所述盘条的晶粒度为9-11级。3.一种权利要求1或2所述的冷镦钢盘条的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、转炉冶炼；s2、lf炉精炼；s3、连铸；s4、铸坯冷却；s5、加热；s6、轧制。4.根据权利要求3所述的冷镦钢盘条的制备方法，其特征在于，所述s1步骤满足如下a-c的一项或多项：a、冶炼终点c的百分含量为0.06-0.20％，p≤0.012％；b、转炉出钢的温度为1630℃～1670℃；c、出钢1/2-1/4后依次加入含al、si、mn、cr、ni、cu的合金材料进行初步合金化。5.根据权利要求3或4所述的冷镦钢盘条的制备方法，其特征在于，所述s2步骤包括如下步骤：当转炉钢水进入lf站后，依次添加2.5-4.5kg/t石灰、0.5-2.0kg/t萤石调白渣，lf白渣精炼5-10min后加入含v、nb的合金材料进行合金化，期间吹氩300～450l/min；随后以2.0-4.0℃/min的升温速率升温至1540-1560℃时取样，期间吹氩150～300l/min；lf出钢的温度为1560℃～1580℃。6.根据权利要求3-5中任一所述的冷镦钢盘条的制备方法，其特征在于，s3步骤中，连铸时中间包温度为1525℃～1550℃；和/或，所述s4步骤包括如下步骤：将连铸坯进行空冷，待冷却至700℃-750℃后，进行缓冷至连铸坯温度≤200℃，缓冷时间为72h-96h。7.根据权利要求3-6中任一所述的冷镦钢盘条的制备方法，其特征在于，s5步骤中，加热过程中均热段的温度为1050℃-1100℃，加热时间为60-90min；s6步骤中，开轧温度为950℃-1000℃，终轧温度为880℃-910℃，吐丝温度为850℃-880℃。8.根据权利要求3-7中任一所述的冷镦钢盘条的制备方法，其特征在于，所述s6步骤包括如下步骤：前1-2段辊道开启保温罩，并开启1-3台风机，每台风机风量为50-80％，其余保温罩和风机全关，入罩温度为720-750℃，入保温罩前冷速为7-10℃/s，保温罩内冷速为0.8-1.2℃/s。9.根据权利要求3-8所述中任一所述的冷镦钢盘条的制备方法，其特征在于，在s6步骤
后还包括对冷镦钢盘条进行调质处理的步骤；所述调质处理为将盘条经860-900℃淬火后再在510-550℃下回火。10.一种紧固件，其特征在于，是由权利要求1或2中的冷镦钢盘条制备得到的；优选的，所述紧固件的强度级别≥12.9级。

技术总结
本发明属于冷镦钢生产技术领域，具体涉及一种冷镦钢盘条及其制备方法和应用。所述冷镦钢盘条的各化学组分质量百分含量见说明书。本发明通过各元素组成配比以及合理设计Cr、Ni、Cu含量使得所提供的冷镦钢盘条具有良好的耐腐蚀性能，耐候指数I≥7，且其成型性好，无冷镦开裂现象，适用于对耐延迟断裂性能要求严格的钢结构的设计及选材，其制备的螺栓具有高强度性能，强度等级可以达到12.9级以上。强度等级可以达到12.9级以上。


技术研发人员：李战卫 于学森 麻晗 张宇
受保护的技术使用者：江苏沙钢集团有限公司 张家港荣盛特钢有限公司
技术研发日：2023.07.13
技术公布日：2023/10/15