一种超高强度钢带及其热处理方法与流程

本发明涉及一种超高强度钢带及其热处理方法，属于金属材料制备领域。

背景技术：

目前弹簧钢带的交货状态主要有索氏体化+冷拉、油淬火-回火、轻拉三种。过冷奥氏体随着等温转变温度下降，分别获得珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体组织。其中细化的索氏体组织后进行大应变量冷轧，可以获得最高强度和疲劳性能的弹簧钢带。要得到细化的索氏体组织需要在奥氏体化处理后进行等温淬火处理，国外采用传统的铅浴处理。其优点是具有较宽温度窗口(液化温度300℃～900℃)和较大的热容，高温钢材接触液态铅可被快速冷却至铅液的温度。然而由于铅对环境的污染、对人体的危害，同时投资高、能耗大和后续挂铅带来的产品质量和成本消耗等问题。上世纪70年代起，人们对水浴淬火代替铅浴做了大量的试验，然而由于水浴淬火的质量稳定性，以及产品性能的均匀性不能得到有效控制，因此对强度要求更高的弹簧钢仍然采用传统铅浴等温淬火处理。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是提供一种超高强度钢带及其制备方法。采用本发明所述的热处理代替铅浴，通过优化冷却参数得到均匀的等温相变组织，后续冷轧得到的钢带具有很高的抗拉强度和疲劳寿命，同时上述热处理工艺比传统铅浴处理具有环保、节能及工艺拓展性强等特点。

为解决上述问题，采用以下技术方案：

一种超高强度钢带，为高碳低合金钢，其成分重量百分比计为c：0.65％-1.00％，si：0.15％-0.55％，mn：0.35％-1.00％，cr：0.15％-0.45％，al：0.10％-0.20％，cu:0.01-0.03％，ni:0.01-0.03％，v：0.05％-0.015％，p：≤0.009％，s：≤0.003％，其余为fe。

上述超高强度钢带的热处理方法，将钢锭经过热轧、卷取、酸洗、分条成所需规格的钢带后，穿过温度为850-1000℃的氨分解气体炉，并在炉膛内停留4-8min；再通过冷却装置后冷却至300-520℃，之后进入温度为300-480℃的氨分解气体炉并保温1-5分钟后空冷，最后将热处理后的钢带样品经冷连轧，切边分条后得到所述的弹簧钢带成品，其中，冷却装置由两块平行设置的降温板构成，所述的降温板包括主体及其盖板，所述的主体上至少设置四条流通通道，其中两条流通通道沿钢带运动方向平行设置，其余流通通道沿钢带运动方向垂直设置，与钢带运动方向平行的流通通道和与钢带运动方向垂直的流通通道相连通，所述的流通通道内填充可循环流动的冷却介质，所述的冷却介质在上述流通通道内流动降温，所述的盖板与主体的形状相同，且盖板与主体紧密连接，与钢带相接触的盖板的材质为石墨。

在一个优选实施例中，将钢锭经过热轧成厚度为2.0-3.0mm的钢带，并在800-850℃下卷取成钢带卷。

在一个优选实施例中，降温板的主体的材质为铜、石墨或钢；冷却介质采用水。

在一个优选实施例中，与钢带运动方向垂直的流通通道的条数为4条。

在一个优选实施例中，热处理后的钢带样品经轧机冷连轧至0.15-0.35mm。

与现有技术相比，本发明制备的弹簧钢带材料具有良好的抗拉强度和疲劳寿命，其达到2100mpa以上抗拉强度的超高强度弹簧钢使用要求。

附图说明

图1为本发明所述冷却装置的降温板的剖视图。

图2为经本发明所述工艺制备的弹簧钢带成品的sem图。

其中，1-降温板，2-冷却介质，3-第一流通通道，4-第二流通通道，5-第三流通通道，6-第四流通通道，7-第五流通通道，8-第六流通通道。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明做进一步详细说明：

一种超高强度钢带，为高碳低合金钢，其成分重量百分比计为c：0.65％-1.00％，si：0.15％-0.55％，mn：0.35％-1.00％，cr：0.15％-0.45％，al：0.10％-0.20％，cu:0.01-0.03％，ni:0.01-0.03％，v：0.05％-0.015％，p：≤0.009％，s：≤0.003％，其余为fe。

上述超高强度钢带的热处理方法，包括如下步骤：

1)将钢锭经过热轧成厚度为2.0-3.0mm的钢带，在800-850℃下卷取成钢带卷；

2)经酸洗后分条成细钢带，或者酸洗后再经过冷轧后分条成细钢带，是否需要增加一道次或者若干道次冷轧取决于热轧板的厚度及最终抗拉强度的要求；

3)窄钢带穿过温度为850-1000℃的氨分解气体炉膛，并在炉膛内停留4-8min；

4)细钢带通过冷却装置后冷却至300-520℃，冷却装置可以使钢带冷却均匀、连续，达到形成等温相变组织所需温度，之后进入温度为300-480℃的氨分解气体炉膛并保温1-5分钟后空冷；

5)热处理后的样品经过轧机冷连轧，切边分条后得到所述的弹簧钢带成品。

本发明所述的冷却装置由两块平行设置的降温板1构成，降温板1包括主体和盖板，如图1，降温板1的主体上设置6条流通通道，其中第一流通通道3和第二流通通道4沿钢带运动方向平行设置，第三流通通道5，第四流通通道6，第五流通通道7，第六流通通道8沿钢带运动方向垂直设置，第一流通通道3和第二流通通道4和第三流通通道5，第四流通通道6，第五流通通道7，第六流通通道8相连通，6条流通通道内填充可循环流动的冷却介质2，所述的冷却介质2在上述流通通道内流动降温，主体和盖板密实连接形成一个封闭整体，且盖板的材质为石墨，主体的材质可为石墨、铜或钢。

本发明所述的降温板1在制作时，可分为2个部分制作，先按照图1所述结构制作降温板1的主体结构，同时在主体结构的腔体内部填充水作为冷却介质2，其填充率为60-80％，然后再按照主体结构的形状制作石墨材质的盖板，再将盖板与主体结构密实安装，为了确保冷却介质2不流出盖板，制作盖板时，可将盖板与主体结构接触的部位设计成卡槽形状，将盖板与主体结构紧紧的卡在一起，为了进一步防漏，可以在结合处涂上耐高温密封胶。

实施例一

1)弹簧钢带成分重量百分比计为c：0.80％-0.95％，si：0.20％-0.35％，mn：0.35％-1.00％，cr：0.15％-0.45％，al：0.10％-0.20％,cu:0.01-0.03％,ni:0.01-0.03％,v：0.05％-0.015％，p：≤0.009％，s：≤0.003％，其余为fe。其余为fe。

2)将钢锭经过热轧(粗轧、精轧)成厚度为2.0mm的钢带，在800-850℃卷取成钢带卷。

3)热轧钢带酸洗后分条成细钢带，或者酸洗后分条成细钢带。

4)细钢带以一定速度穿过加热至900-1000℃的氨分解气体炉膛，钢带在高温炉停留时间为4-8min。

5)出炉后等温淬火采用新热处理工艺来代替铅浴，具体步骤是：钢带以一定的移动速率紧贴着冷却装置上设置的石墨板从冷却板的通槽通过，确保经冷却装置冷却后的钢带温度为490-520℃，钢带继续空冷10-30s之后进入氨分解气体炉膛在410-450℃炉膛内保温1-4分钟后空冷，得到细化的索氏体组织，索氏体化率在95％以上，其中，与钢带运动方向垂直设置的流通通道、流通通道的大小及其流通通道之间的间距、冷却介质的循环流动速率、钢带的移动速率均能影响冷却速度，只需确保经冷却装置冷却后的钢带温度达到所需范围值。

6)热处理后钢带卷取，经过13道次冷连轧至0.2mm，切边分条后得到弹簧钢带成品。索氏体冷轧后具有非常细小均匀的层片间距，如图2所示。

7)得到的具有良好的抗拉强度和疲劳寿命，达到2100mpa以上抗拉强度的超高强度弹簧钢使用要求。