具有良好的强度和延展性的盘条及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本公开设及一种用于超高强度零件（例如汽车发动机螺栓或结构机械零件）的钢 盘条（steelwirerod),和一种用于制备所述钢盘条的方法。
【背景技术】
[0002] 常规的高强度钢盘条或钢盘条的中间产物通常通过两种方法制备。在该两种方法 的第一种中，在热轴工艺和冷拔工艺之间在钢盘条上使用焊锡锅（solderpot)进行一次 或两次热处理，W便提高钢盘条的强度。该方法广泛用于制备金属丝轮胎胎圈（tirebead wire)和用于切割半导体晶片的银丝。
[0003] 在该两种方法的第二种中，将通过热轴工艺制备的钢盘条通过泽火及回火工艺进 行处理W便其具有所期望的拉伸强度。
[0004] 第一种方法通常用于制备窄钢盘条（其直径为约0. 1mm至约5mm)。也就是说，第 一种方法不适于制备结构机械零件的钢盘条。因此，通过热处理而获得所需强度的第二种 方法通常用于制备结构机械零件的钢盘条。使用泽火及回火工艺制备的钢盘条具有由热处 理及向其中添加的合金元素决定的机械特性，因此，可形成具有高拉伸强度和高延展性的 钢盘条。然而，大量相对昂贵的元素（如钢（Mo)、饥（V)、铭（化)、或镶（Ni))加入到钢盘条 中W保证所述钢盘条在诸如耐氨致延迟断裂化y化ogen delayed化ac化re)的因素方面的 稳定性，因此其制造成本可能增加。
[0005] 近年来，已经要求汽车相对轻质并同时具有高性能和节能特征，因此，要求零件如 用于驱动装置或发动机的螺栓具有高强度。当前高强度螺栓由具有约1200MPa的强度的高 强度盘条制成并通过使用合金钢（例如SCM435或SCM440)进行泽火及回火工艺而制成。然 而，由于具有1200MI^a或更高的拉伸强度的钢盘条可能容易地发生氨致延迟断裂，因此该 种钢盘条的使用受到限制。
[0006] 大多数高强度钢盘条由调质钢（quenchedandtemperedsteel)通过W下步骤制 成；进行热轴处理W便形成热轴盘条（中间产物），并在热轴盘条上进行再加热、泽火和回 火处理。然而，也可使用非调质钢。非调质钢可具有与热处理钢（调质钢）相似的延展性 和强度水平，甚至在热轴工艺之后没有进行热处理而制造的非调质钢的情况下。在韩国和 日本，该种钢被称为"非调质钢"。但是，在一些国家例如英国和美国，该种钢被称为"非热 处理钢"，因为在其上没有进行热处理，或"微合金钢"，因为向其中加入了少量的合金元素。
[0007] 通常，使用调质钢制造钢盘条的工艺包括：热轴工艺、冷拔工艺、球化热处理工艺、 冷拔工艺、冷锻工艺、泽火工艺和回火工艺；而使用非泽火和回火钢制备钢盘条的工艺包 括；热轴工艺、冷拔工艺和冷锻工艺。因此，由非调质钢制造的钢盘条由于其低制造成本而 更经济。
[000引如上所述，非调质钢由于省略了热处理工艺而是经济的。此外，由于最后没 有进行泽火和回火工艺，而不存在由热处理引起的缺陷如弯曲，并获得所需的平直度 (strai曲tness)。因此，许多产品使用非调质钢制造。但是，由于省略了热处理和重复了冷 成型，该产品的延展性随着工艺的进行逐渐降低，但是产品的强度增加。
[0009] 一种设及此的技术公开于专利文献1中。在专利文献1 (日本专利特许公开号第 2012-041587号）中，提出一种具有先共析铁素体（pro-eutectoidferrite)和贝氏体组 织化ainitemicrostructure)中的一种或两种的特殊钢，并且通过热处理所述特殊钢形成 具有回火马氏体组织作为最终组织的调质钢盘条。根据专利文献1，所述钢盘条通过W下 步骤制造；加热具有如下组分的合金组合物的板巧；碳（C) ;0. 35重量％至0. 85重量％、娃 (Si) ;0. 05重量％至2. 0重量％、铺（Mn) ;0. 20重量％至1. 0重量％、铭把T) ;0. 02重量％ 至1. 0重量％、镶（Ni) ;0. 02重量％至0. 5重量％、铁（Ti) ;0. 002重量％至0. 05重量％、 饥（V) ;0. 01重量％至0. 20重量％、魄（佩）；0. 005重量％至0. 1重量％、棚做；0. 001重 量％至0. 0060重量％ ;轴制板巧W形成盘条并冷却该盘条；加热盘条至750°C至950°C;并 在400°C至600°C的恒定温度下于盐浴中处理该盘条。最后，该盘条的强度范围为1500MPa 至2000MPa。根据公开于专利文献1中的技术，最终强度通过热处理获得。然而，该技术是 没有用的，该是因为盘条组成复杂且制造成本由于热处理工艺而增加。
[0010] 专利文献2 (日本专利特许公开号第2005-002413号）公开了一种钢盘条，其中形 成珠光体层间间距为200ym至300ym的过共析珠光体。该钢盘条的最终强度为4000MPa 至5000MPa。所述钢盘条通过W下步骤制造；通过加热、线轴（wireroll)和冷却制备中 间产物，并在中间产物上进行第一和第二冷拔处理W及铅泽火处理。所述钢盘条具有下述 组成的合金组合物；碳（C) ;0. 8重量％至1. 1重量％ ;娃（SU;0. 1重量％至1. 0重量％ ; 车孟（Mn) ;0. 1重量％至1. 0重量％ ;铭把T) ;0. 6重量％或更少；棚做；0. 005重量％或更 少。然而，所述钢盘条需要拉拔处理至最高达约0. 18mm，因此，所述盘条不适于用作结构钢 盘条。
[0011] 专利文献3 (日本专利特许公开号第2011-225990号）公开了一种用于拉拔工艺 的钢盘条。所述钢盘条具有100或更少的BN系化合物的珠光体组织并且通过冷成型工艺 进行处理W便该钢盘条可具有约3500MI^a的拉伸强度。所述钢盘条通过形成中间产物而制 造，所述中间产物通过加热至l〇〇°C至1300°C、线轴和W35°C/s的速率从850°C至950°C冷 却至600°C而形成。然后，在中间产物上进行热轴处理、第一和第二冷拔处理W及铅泽火处 理W形成钢盘条。所述钢盘条的主要合金元素包括碳（C) ;0. 70重量％至1. 2重量％ ;娃 (S;L) ;0. 1重量％至1. 5重量％;铺（Mn) ;0. 1重量％至1. 5重量％;铜（Cu) ;0. 25重量％或 更少；铭Kr) ;1. 0重量％或更少；棚炬）；0. 0005重量％至0. 001重量％和氮㈱；0. 002 重量％至0.005重量％。然而，所述钢盘条需要拉拔处理至最高达约0. 18mm，因此，所述钢 盘条不适于用作结构钢盘条。
[0012] (专利文献1)日本专利特许公开号第2012-041587号
[0013](专利文献2)日本专利特许公开号第2005-002413号
[0014](专利文献3)日本专利特许公开号第2011-225990号
【发明内容】
[00巧]巧术间願
[0016] 本公开的方面可提供一种用于结构机械零件的钢盘条和一种用于制备所述钢盘 条的方法，所述钢盘条通过冷拔处理提高强度和延展性，而没有额外的热处理。
[0017] 巧术方秦
[0018] 根据本公开的一方面，具有高强度和高延展性的钢盘条可包含碳（C) ;0. 7重量％ 至0. 9重量％ ;铺（Mn) ;13重量％至17重量％ ;铜（化）；1重量％至3重量％ ;及余量的铁 (Fe)和不可避免的杂质。
[0019] 根据本公开的另一方面，用于制备具有高强度和高延展性的钢盘条的方法可包 括：将钢锭再加热至Ae3+150°C至Ae3+250°C的温度，所述钢锭包含碳（C) ;0.7重量％至 0. 9重量％、铺（Mn) ;13重量％至17重量％、铜（Cu) ;1重量％至3重量％，及余量的铁（Fe) 和不可避免的杂质；将再加热的钢锭冷却并在Ae3+50°C至Ae3+150°C的温度范围内将冷却 的钢锭热轴，W便形成热轴盘条；Wrc/s至5°C/s的冷却速率将热轴盘条冷却至600°C 或更低的温度；1^60%至80%的断面收缩率（areare化ctionratio)将冷却的热轴盘条 冷拔W便形成钢盘条。
[0020] 有益效果
[0021] 根据本公开，通过使用冷拔工艺提供一种用于超高强度、高延展性零件（如汽车 发动机螺栓或结构机械零件）的钢盘条。
【附图说明】
[0022] 图1为示出本公开的示例性实施方案的热轴盘条的微观结构的图像。
[0023] 图2为示出在热轴盘条上进行最后的冷拔处理之后图1的热轴盘条的微观结构的 图像。
【具体实施方式】
[0024] 在本公开中，术语"钢盘条"指的是在冷拔工艺完成之后获得的最终产物，而术语 "热轴盘条"指的是通过热轴处理获得的盘条。此外，将通过冷却热轴盘条获得的产物称作 中间产物。
[0025] 在下文中，将根据本公开的示例性实施方案详述钢盘条。首先，将根据本公开的示 例性实施方案详述钢盘条的组成（下文中，百分数（％ )指的是重量％ )。
[0026] 碳似；0. 7%至 0.9%
[0027] 在本公开的示例性实施方案中，如果钢盘条中的碳似含量小于0. 7%，钢盘条的 李晶（twin)可能无法W所期望的方式起作用，并因此可能难W获得所期望的强度和延展 性。也就是说，如果钢盘条中的碳含量低，则堆煤层错能（stackingfaultenergy,SFE)在 位错或变形倍增过程中降低，并因此可在冷拔处理或冷成型处理过程中形成e-马氏体。 如果在成型期间形成e-马氏体，则所述钢盘条的强度可能变得低于可由李晶获得的强 度，且该钢盘条的延展性可能显著降低。另一方面，如果钢盘条中的碳（C)含量大于0. 9%， 则过量的碳（C)可增加在冷却处理过程中在晶界形成碳化物的可能性。如果在晶界形成碳 化物，则可能出现晶界脆化，导致钢盘条的延展性大幅度降低。因此，钢盘条的碳含量可保 持在等于或小于0.9%。
[002引 铺（Mn) ;13% 至 17%
[0029] 在本公开的示例性实施方案中，将铺（Mn)溶解于钢盘条的微观结构中W形成置 换固溶体（substitutionalsolidsolution)且其与奥氏体单相结构的稳定性有关。如果 钢盘条中铺（Mn)的含量小于13%，虽然加工硬化的速率增加，但SFE降低，并因此在冷拔处 理或冷成型处理过程中增加形成e-马氏体的可能性。此外，如果钢盘条中铺（Mn)的含量 大于17%，则其在经济上是不利的，且由于在用于热轴的再加热处理过程中发生严重的内 氧化而使钢盘条的表面质量变差。因此，可优选的是，钢盘条中的铺（Mn)含量保持在13% 至17%的范围内。<