一种厚度为0.4‑0.8mm的冷轧中高碳合金结构钢的制造方法与流程

本发明涉及钢制造技术领域，尤其涉及一种厚度为0.4-0.8mm的冷轧中高碳合金结构钢的制造方法。

背景技术：

中高碳合金结构钢广泛应用于五金、家电、工具、石材加工、汽车、纺织等各个行业，冷轧至0.4-0.8mm后可制造小型弹簧、阀片、链条等精密零部件，这类产品对表面质量、成分组织均匀性、夹杂物等均具有较高要求。

现有技术公开了“一种汽车用冷轧膜片弹簧钢及其生产方法”，具体公开了一种汽车用冷轧膜片弹簧钢及其生产方法，其组分及重量百分比含量为C：0.40-0.65％，Si：0.15-0.35％，Mn：0.60-1.00％，P≤0.010％，S≤0.007％，Alt≤0.040％，Ni：0.20-0.50％，Cr：0.80-1.20％，V：0.27-0.55％，N≤0.005％，该方法卷取温度为650-750℃，卷取后进行退火，第一次退火温度为700-840℃，随后进行冷轧，第一次冷轧压下率为15-25％，第二次退火温度为500-600℃，第二次冷轧压下率为10-20％，第二次冷轧结束后不进行退火。该方法单次冷轧压下率较低，变形不能完全渗透，且第二次冷轧结束后不退火钢带成形性能较差，该生产方法主要生产厚度≥1.7mm的冷轧钢卷。

技术实现要素：

本申请提供一种厚度为0.4-0.8mm的冷轧中高碳合金结构钢的制造方法，解决了现有技术中中高碳合金钢冷轧产品厚度较厚，单次冷轧压下率较低，导致变形不能完全渗透，且第二次冷轧结束后不退火，钢带成形性能较差的技术问题。

本申请提供一种厚度为0.4-0.8mm的冷轧中高碳合金结构钢的制造方法，其特征在于，所述冷轧中高碳合金结构钢的组分及重量百分比含量为C：0.25-0.55％，Si：0.15-0.35％，Mn：0.10-2.0％，Cr：0.10-2.0％，Alt≤0.030％，P≤0.020％，S≤0.010％，其它添加合金元素不超过0.3％，其余为铁和不可避免的杂质元素，所述制造方法包括：

选取厚度≥2.0mm的原料钢卷，所述钢卷是通过对铸坯进行精轧和卷取后，再进行缓冷获得的，其中，所述精轧终轧温度为860℃-920℃，精轧后的冷却速度控制在30℃/s以下，卷取温度为680℃-730℃；

将所述钢卷展开后，采用盐酸进行酸洗，所述酸洗温度为75℃～85℃，所述酸洗速度15～45m/min，所述盐酸的浓度为6％～14％，所述盐酸内的铁盐含量≤110g/l；

对酸洗后的钢卷进行第一次冷轧，所述第一次冷轧总压下率≥50％，且单道次压下率≥10％；

对第一次冷轧后的钢卷进行中间退火，所述中间退火的加热温度A₁-70℃～A₁-40℃，并且加热后保温15h～25h，保温结束后以≤20℃/h的冷却速度冷至550℃，随后以50～100℃/h冷至300℃，再以10～40℃/h冷至100℃以下出炉，其中，A₁为原料钢卷的珠光体相变温度；

对中间退火后的钢卷进行第二次冷轧，所述第二次冷轧总压下率≥30％，且第二次冷轧完成后的钢卷的辊面粗糙度Ra≤0.5μm；

对第二次冷轧后的钢卷进行成品退火，获得所述厚度为0.4-0.8mm的冷轧中高碳合金结构钢，所述成品退火的加热温度A₁-60～A₁-30℃，并且加热后保温10h～20h，保温结束后以≤20℃/h的冷却速度冷至550℃，随后以50～100℃/h冷至300℃，再以10～40℃/h冷至50℃以下出炉。

优选地，所述中间退火和所述成品退火均采用罩式退火。

优选地，所述精轧终轧温度为900℃～920℃，精轧后冷却速度控制在20℃/s以下，卷取温度为700-730℃。

优选地，第一次冷轧单道次压下率≥15％，第二次冷轧总压下率≥40％，且第二次冷轧完成后的钢卷的辊面粗糙度Ra≤0.3μm。

优选地，所述成品退火的加热温度为A₁-45℃～A₁-30℃，保温时间为10～15h，保温结束后550℃以上的冷却速度≤15℃/h。

优选地，所述缓冷的冷却速度为10℃/h～20℃/h。

优选地，所述第一次冷轧的第一道压下率≤25％，第二道次压下率最大，随后递减。

优选地，所述中间退火和所述成品退火的保护气体为全氢或氮氢混合气氛，其中，氢气的比例≥70％。

本申请有益效果如下：

1、本申请通过对热轧产品进行酸洗后，进行两次冷轧和两次退火，获得目标厚度规格的产品，且该产品具有良好成形性能、表面质量，可制造形状复杂、精度高的精密零部件。

2、本申请控制热轧工序的终轧温度、冷却速度、卷取温度等工艺参数，使热轧产品强度更低，塑韧性更好，组织性能更为均匀，可直接冷轧并承受50％以上的变形量，通过冷轧变形使热轧产品珠光体组织中的片层状碳化物碎断，并在晶内产生大量的位错，碎断的碳化物和缺陷为退火过程中碳化物的析出提供核心，使碳化物分布弥散，更为均匀。

3、本申请控制第一次冷轧总压下率≥50％，且单道次压下率≥10％，使不同区域的片层碳化物均发生碎断，通过长时低温中间退火，使碳化物呈细小颗粒状均匀析出。

4、本申请控制第二次冷轧总压下率≥30％，确保变形能渗透到组织芯部，经过与中间退火相比温度较高、时间较短的成品退火，避免钢带粘接，使铁素体晶粒再结晶、碳化物颗粒长大，进一步降低强度、提高塑性。

采用本发明生产的厚度为0.4-0.8mm的中高碳合金结构钢冷轧产品，珠光体球化比例能达到95％以上，组织均匀，碳化物细小、弥散，强度、硬度较低，塑韧性优良，表面光亮且粗糙度低，能制造高精度、高品质的小型零部件。

本申请的一种厚度为0.4-0.8mm的冷轧中高碳合金结构钢的制造方法，通过所述第一次冷轧总压下率≥50％，使不同区域的片层碳化物均发生碎断，通过长时低温中间退火，使碳化物呈细小颗粒状均匀析出，通过所述第二次冷轧总压下率≥30％，确保变形能渗透到组织芯部，经过与中间退火相比温度较高、时间较短的成品退火，避免钢带粘接，使铁素体晶粒再结晶、碳化物颗粒长大，进一步降低强度、提高塑性，通过对热轧产品进行酸洗后，进行两次冷轧和两次退火，获得目标厚度规格的产品，且该产品具有良好成形性能、表面质量，可制造形状复杂、精度高的精密零部件，解决了现有技术中的中高碳合金钢冷轧产品厚度较厚，单次冷轧压下率较低，导致变形不能完全渗透，且第二次冷轧结束后不退火，钢带成形性能较差的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为本申请提供的一种厚度为0.4-0.8mm的冷轧中高碳合金结构钢的制造方法的流程图；

图2为实例1中厚度为0.4mm的合金结构钢40CrMn冷轧产品的组织形貌图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种厚度为0.4-0.8mm的冷轧中高碳合金结构钢的制造方法，解决了现有技术中的中高碳合金钢冷轧产品厚度较厚，单次冷轧压下率较低，导致变形不能完全渗透，且第二次冷轧结束后不退火，钢带成形性能较差的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种厚度为0.4-0.8mm的冷轧中高碳合金结构钢的制造方法，其特征在于，所述冷轧中高碳合金结构钢的组分及重量百分比含量为C：0.25-0.55％，Si：0.15-0.35％，Mn：0.10-2.0％，Cr：0.10-2.0％，Alt≤0.030％，P≤0.020％，S≤0.010％，其它添加合金元素不超过0.3％，其余为铁和不可避免的杂质元素，所述制造方法包括：

选取厚度≥2.0mm的原料钢卷，所述钢卷是通过对铸坯进行精轧和卷取后，再进行缓冷获得的，其中，所述精轧终轧温度为860℃-920℃，精轧后的冷却速度控制在30℃/s以下，卷取温度为680℃-730℃；

将所述钢卷展开后，采用盐酸进行酸洗，所述酸洗温度为75℃～85℃，所述酸洗速度15～45m/min，所述盐酸的浓度为6％～14％，所述盐酸内的铁盐含量≤110g/l；

对酸洗后的钢卷进行第一次冷轧，所述第一次冷轧总压下率≥50％，且单道次压下率≥10％；

对第一次冷轧后的钢卷进行中间退火，所述中间退火的加热温度A₁-70℃～A₁-40℃，并且加热后保温15h～25h，保温结束后以≤20℃/h的冷却速度冷至550℃，随后以50～100℃/h冷至300℃，再以10～40℃/h冷至100℃以下出炉，其中，A₁为原料钢卷的珠光体相变温度；

对中间退火后的钢卷进行第二次冷轧，所述第二次冷轧总压下率≥30％，且第二次冷轧完成后的钢卷的辊面粗糙度Ra≤0.5μm；

对第二次冷轧后的钢卷进行成品退火，获得所述厚度为0.4-0.8mm的冷轧中高碳合金结构钢，所述成品退火的加热温度A₁-60～A₁-30℃，并且加热后保温10h～20h，保温结束后以≤20℃/h的冷却速度冷至550℃，随后以50～100℃/h冷至300℃，再以10～40℃/h冷至50℃以下出炉。

本申请的一种厚度为0.4-0.8mm的冷轧中高碳合金结构钢的制造方法，通过所述第一次冷轧总压下率≥50％，使不同区域的片层碳化物均发生碎断，通过长时低温中间退火，使碳化物呈细小颗粒状均匀析出，通过所述第二次冷轧总压下率≥30％，确保变形能渗透到组织芯部，经过与中间退火相比温度较高、时间较短的成品退火，避免钢带粘接，使铁素体晶粒再结晶、碳化物颗粒长大，进一步降低强度、提高塑性，通过对热轧产品进行酸洗后，进行两次冷轧和两次退火，获得目标厚度规格的产品，且该产品具有良好成形性能、表面质量，可制造形状复杂、精度高的精密零部件，解决了现有技术中的中高碳合金钢冷轧产品厚度较厚，单次冷轧压下率较低，导致变形不能完全渗透，且第二次冷轧结束后不退火，钢带成形性能较差的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

为了解决现有技术中的中高碳合金钢冷轧产品厚度较厚，单次冷轧压下率较低，导致变形不能完全渗透，且第二次冷轧结束后不退火，钢带成形性能较差的技术问题，本申请提供一种厚度为0.4-0.8mm的冷轧中高碳合金结构钢的制造方法。首先介绍下中高碳钢，业界将碳的重量百分百大于等于0.25％的钢统称为中高碳钢。

所述厚度为0.4-0.8mm的冷轧中高碳合金结构钢，其组分及重量百分比含量为C：0.25-0.55％，Si：0.15-0.35％，Mn：0.10-2.0％，Cr：0.10-2.0％，Alt≤0.030％，P≤0.020％，S≤0.010％，其它添加合金元素不超过0.3％，其余为铁和不可避免的杂质元素。

所述厚度为0.4-0.8mm的冷轧中高碳合金结构钢的制造方法，包括以下步骤，如图1所示：

步骤110；选取厚度≥2.0mm的原料钢卷，所述钢卷是通过对铸坯进行精轧和卷取后，再进行缓冷获得的，其中，精轧终轧温度为860℃-920℃，精轧后的冷却速度控制在30℃/s以下，卷取温度为680℃-730℃。其中，所述缓冷的冷却速度为10℃/h～20℃/h；

步骤120；将所述钢卷展开后，采用盐酸进行酸洗，所述酸洗温度为75℃～85℃，所述酸洗速度15～45m/min，所述盐酸的浓度为6％～14％，所述盐酸内的铁盐含量≤110g/l；

步骤130；对酸洗后的钢卷进行第一次冷轧，所述第一次冷轧总压下率≥50％，且单道次压下率≥10％；所述第一次冷轧的第一道压下率≤25％，第二道次压下率最大，随后递减。

步骤140；对第一次冷轧后的钢卷进行中间退火，所述中间退火的加热温度A₁-70℃～A₁-40℃，并且加热后保温15h～25h，保温结束后以≤20℃/h的冷却速度冷至550℃，随后以50～100℃/h冷至300℃，再以10～40℃/h冷至100℃以下出炉，其中，A₁为原料钢卷的珠光体相变温度；

步骤150；对中间退火后的钢卷进行第二次冷轧，所述第二次冷轧总压下率≥30％，且第二次冷轧完成后的钢卷的辊面粗糙度Ra≤0.5μm；

步骤160；对第二次冷轧后的钢卷进行成品退火，获得所述厚度为0.4-0.8mm的冷轧中高碳合金结构钢，所述成品退火的加热温度A₁-60～A₁-30℃，并且加热后保温10h～20h，保温结束后以≤20℃/h的冷却速度冷至550℃，随后以50～100℃/h冷至300℃，再以10～40℃/h冷至50℃以下出炉。

其中，所述中间退火和所述成品退火均采用罩式退火，保护气体为全氢或氮氢混合气氛，其中，氢气的比例≥70％。

具体地，所述精轧终轧温度为900℃～920℃，精轧后冷却速度控制在20℃/s以下，卷取温度为700-730℃。

另外，第一次冷轧单道次压下率≥15％，第二次冷轧总压下率≥40％，且第二次冷轧完成后的钢卷的辊面粗糙度Ra≤0.3μm。

又，所述成品退火的加热温度为A₁-45℃～A₁-30℃，保温时间为10～15h，保温结束后550℃以上的冷却速度≤15℃/h。

本申请的一种厚度为0.4-0.8mm的冷轧中高碳合金结构钢的制造方法与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本申请通过对热轧产品进行酸洗后，进行两次冷轧和两次退火，获得目标厚度规格的产品，且该产品具有良好成形性能、表面质量，可制造形状复杂、精度高的精密零部件。

2、本申请控制热轧工序的终轧温度、冷却速度、卷取温度等工艺参数，使热轧产品强度更低，塑韧性更好，组织性能更为均匀，可直接冷轧并承受50％以上的变形量，通过冷轧变形使热轧产品珠光体组织中的片层状碳化物碎断，并在晶内产生大量的位错，碎断的碳化物和缺陷为退火过程中碳化物的析出提供核心，使碳化物分布弥散，更为均匀。

3、本申请控制第一次冷轧总压下率≥50％，且单道次压下率≥10％，使不同区域的片层碳化物均发生碎断，通过长时低温中间退火，使碳化物呈细小颗粒状均匀析出。

4、本申请控制第二次冷轧总压下率≥30％，确保变形能渗透到组织芯部，经过与中间退火相比温度较高、时间较短的成品退火，避免钢带粘接，使铁素体晶粒再结晶、碳化物颗粒长大，进一步降低强度、提高塑性。

采用本发明生产的厚度为0.4-0.8mm的中高碳合金结构钢冷轧产品，珠光体球化比例能达到95％以上，组织均匀，碳化物细小、弥散，强度、硬度较低，塑韧性优良，表面光亮且粗糙度低，能制造高精度、高品质的小型零部件。

本申请的一种厚度为0.4-0.8mm的冷轧中高碳合金结构钢的制造方法，通过所述第一次冷轧总压下率≥50％，使不同区域的片层碳化物均发生碎断，通过长时低温中间退火，使碳化物呈细小颗粒状均匀析出，通过所述第二次冷轧总压下率≥30％，确保变形能渗透到组织芯部，经过与中间退火相比温度较高、时间较短的成品退火，避免钢带粘接，使铁素体晶粒再结晶、碳化物颗粒长大，进一步降低强度、提高塑性，通过对热轧产品进行酸洗后，进行两次冷轧和两次退火，获得目标厚度规格的产品，且该产品具有良好成形性能、表面质量，可制造形状复杂、精度高的精密零部件，解决了现有技术中中高碳合金钢冷轧产品厚度较厚，单次冷轧压下率较低，导致变形不能完全渗透，且第二次冷轧结束后不退火，钢带成形性能较差的技术问题。

以下就实例进行说明：

实例1

本实例厚度为0.4mm的合金结构钢50Mn2的制造方法，化学成分为C：0.50wt.％、Si:0.27wt.％、Mn:1.60wt.％、P：0.012wt.％、S：0.001wt.％，Alt：0.021％，其余为Fe和不可避免的杂质。

选取厚度为2.0mm的原料钢卷，精轧终轧温度为920℃，精轧后冷轧速度为30℃/s，卷取温度为730℃，随后钢卷入库缓冷。

酸洗温度为85℃，所述盐酸的浓度为12％，所述盐酸内的铁盐含量105g/l，所述酸洗速度为15m/min。

冷轧道次分配如表1所示，第二次冷轧完成后辊面粗糙度Ra为0.5μm，中间退火和成品退火采用全氢保护气体退火。

表1冷轧道次分配

50Mn2的A₁温度为730℃，中间退火工艺为：加热温度650℃，保温时间为15h，保温结束后以20℃/h的速度冷至550℃，随后以50℃/h冷至300℃，再以40℃/h冷至90℃。成品退火工艺为：加热温度670℃，保温时间为10h，保温结束后以17℃/h的速度冷至550℃，随后以70℃/h冷至300℃，再以30℃/h冷至45℃出炉。

本实例的微观组织见图2，其性能见表2，产品表面粗糙度为0.43μm。

表2实例1中合金结构钢50Mn2的性能

实例2

本实例厚度为0.8mm的冷轧合金结构钢42CrMo4的制造方法，化学成分为C：0.39wt.％、Si：0.22wt.％、Mn：0.77wt.％、P：0.012wt.％、S：0.003wt.％，Alt：0.030％，Cr：1.1％，Mo：0.17％，其余为Fe和不可避免的杂质。

选取厚度为2.5mm的原料钢卷，精轧终轧温度为860℃，精轧后冷轧速度为18℃/s，卷取温度为680℃，随后钢卷入库缓冷。

酸洗温度75℃，所述盐酸的浓度为6％，所述盐酸内的铁盐含量110g/l，所述酸洗速度为30m/min。

冷轧道次分配如表3所示，第二次冷轧完成后辊面粗糙度Ra为0.45μm，中间退火和成品退火采用的保护气体为氮氢混合，氢气的比例为70％。

表3冷轧道次分配

42CrMo4的A₁温度为738℃，中间退火工艺为：加热温度698℃，保温时间为25h，保温结束后以15℃/h的速度冷至550℃，随后以100℃/h冷至300℃，再以30℃/h冷至87℃出炉。成品退火工艺为：加热温度708℃，保温时间为20h，保温结束后以15℃/h的速度冷至550℃，随后以65℃/h冷至300℃，再以28℃/h冷至48℃出炉。

本实例的性能见表4，产品表面粗糙度为0.349μm。

表4实例2中合金结构钢42CrMo4的性能

实例3

本实例厚度为0.6mm的冷轧合金结构钢50CrVA的制造方法，化学成分为C：0.55wt.％、Si：0.35wt.％、Mn：0.60wt.％、P：0.010wt.％、S：0.006wt.％，Alt：0.025％，Cr：1.0％，V：0.1％，其余为Fe和不可避免的杂质。

选取厚度为2.2mm的原料钢卷，精轧终轧温度为912℃，精轧后冷轧速度为24℃/s，卷取温度为700℃，随后钢卷入库缓冷。

酸洗温度为81℃，所述盐酸的浓度为11％，所述盐酸内的铁盐含量95g/l，所述酸洗速度为21m/min。

冷轧道次分配如表5所示，第二次冷轧完成后辊面粗糙度Ra为0.39μm，中间退火和成品退火采用气氛为氮氢混合，氢气比例为80％。

表5冷轧道次分配

50CrVA的A₁温度为727℃，中间退火工艺为：加热温度677℃，保温时间为21h，保温结束后以17℃/h的速度冷至550℃，随后以80℃/h冷至300℃，再以37℃/h冷至86℃。成品退火工艺为：加热温度687℃，保温时间为16h，保温结束后以13℃/h的速度冷至550℃，随后以74℃/h冷至300℃，再以29℃/h冷至43℃出炉。

本实例的性能见表6，产品表面粗糙度为0.372μm。

表6实例3中合金结构钢50CrVA的性能

实例4

本实例厚度为0.5mm的冷轧合金结构钢30CrMo的制造方法，化学成分为C：0.30wt.％、Si：0.19wt.％、Mn：0.56wt.％、P：0.015wt.％、S：0.008wt.％，Alt：0.020％，Cr：1.0％，Mo：0.19％，其余为Fe和不可避免的杂质。

选取厚度为2.3mm的原料钢卷，精轧终轧温度为896℃，精轧后冷轧速度为16℃/s，卷取温度为710℃，随后钢卷入库缓冷。

酸洗温度78℃，所述盐酸的浓度为8％，所述盐酸内的铁盐含量103g/l，所述酸洗速度为45m/min。

冷轧道次分配如表7所示，第二次轧制完成后辊面粗糙度Ra为0.37μm，中间退火和成品退火采用气氛为氮氢混合，氢气比例为90％。

表7冷轧道次分配

30CrMo的A₁温度为740℃，中间退火工艺为：加热温度680℃，保温时间为23h，保温结束后以15℃/h的速度冷至550℃，随后以67℃/h冷至300℃，再以22℃/h冷至99℃。成品退火工艺为：加热温度695℃，保温时间为15h，保温结束后以14℃/h的速度冷至550℃，随后以81℃/h冷至300℃，再以26℃/h冷至41℃出炉。

本实例的性能见表8，产品表面粗糙度为0.331μm。

表8实例4中合金结构钢30CrMo的性能

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。