一种适合水淬的热轧带钢耙片及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金技术领域，涉及一种采用热轧带钢制成的耙片及其制造方法，特 别是涉及一种适合水淬的热轧带钢耙片及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 目前，农机具配件一耙片普遍采用65Mn热轧带钢经剪切加工成型后，850°C~ 910°C油淬，300°C~400°C回火处理而成。
[0003] 随着我国环保意识的增强，油淬的热处理工艺将逐渐被水淬所低替，耙片行业也 正在积极进行淬火工艺的改革。而65Mn由于含碳量高，脆性较高、塑韧性差，不适合水淬生 产工艺。
[0004] 《ΜΟ-Nb贝氏体钢的铸态组织与耐磨性研究》，《球墨铸铁耙片挤压铸造新工艺》等 论文介绍的均为铸造方法直接成型的新材耙片，铸造工艺复杂，生产效率低。
[0005] 专利"CN85100775A-制造汽车板簧的新型弹簧钢28锰硅硼钢"属高Si含量钢， 生产成本高，且Si含量高，钢中夹杂物多，影响韧塑性及疲劳性能。
[0006] 专利"CN101148737A-一种含硼钢及其制备方法"中的硼钢为电炉冶炼生产的中 碳棒材硼钢，不能用于制造耙片。
[0007] 专利"CN102080179A-一种含硼结构钢的制造方法"中的含硼Q345B钢板，碳含量 低，通过控制轧制技术细化晶粒，提高热轧板强度，但钢板韧塑性差，成型性不好，且该专利 未提用钢板热处理后性能，分析认为该钢板碳含量低，热处理后硬度不足，不适用于制作耙 片。
[0008] 上述文献及发明提及的钢种及生产工艺均不适于水淬方法生产耙片。
[0009] 因此，如何制造一种适用于水淬方法制作耙片的中低碳新型热轧带钢，使成品耙 片具有高淬硬性、高耐磨性的同时又具有高韧塑性，明显提高耙片使用寿命，同时满足环保 需要，成为本领域技术人员的一项新课题。
【发明内容】
[0010] 本发明公开一种适合水淬的热轧带钢耙片及制造方法，用其制作的耙片具有高淬 硬性、高耐磨性的同时又具有高的韧塑性，使用寿命明显提高，同时满足环保需要。
[0011] 本发明耙片的化学成分按重量百分比计为：C:0.22%~0.34%，Si:0. 1 %~ 0· 40%，Mn: 1. 0 % ~1. 5%，N彡 0· 0070%，Ti:彡 0· 1%，B:0· 001 % ~0· 006 %， V: <0.1%，杂质元素0.020%和0.010%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0012] 以下详细阐述本发明的结构用钢各合金成分作用机理，按重量百分比：
[0013] C :0· 22%~0· 34%
[0014]C是钢中主要的固溶强化元素。C含量若低于0.22%，则很难保证耙片热处理后 的硬度，另一方面C含量若高于0.34%，则水淬后恶化钢的韧塑性。因此，C含量要控制在 0· 22%~0· 34%〇
[0015] Μη :1· 0%~1· 5%
[0016]Μη是良好的脱氧剂和脱硫剂，是保证钢的强度和韧性的必要元素。锰和铁形成固 溶体，能提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度。Μη与S结合形成MnS，避免晶界处形成 FeS而导致的热裂纹影响耙片用钢的热成形性。同时Μη也是良好的脱氧剂并增加淬透性。 中低碳钢中Μη含量低，不能满足热处理后高强硬性的要求，Μη含量过高影响焊接性能，且 增加生产成本，因此，综合考虑成本及性能要求等因素，Μη含量控制在1.0%~1.5%。
[0017]Si:0· 1%~0· 40%
[0018]Si是钢中常见元素之一，在炼钢过程中用作还原剂和脱氧剂，固溶形态的Si能 提高屈服强度和韧脆转变温度，但若超过含量上限将降低韧性和焊接性能。因此〇. 1%~ 0. 40%的Si保留在钢中是必要的。
[0019]P0. 020%,S0. 010%
[0020] P和S都是钢中不可避免的有害杂质，它们的存在会严重恶化钢的韧性，因此要采 取措施使钢中的P和S含量尽可能降低。根据本发明，最高P含量限制在0. 020 %，最高S 含量限制在0.010%。
[0021] Β:0·001%~0·006%
[0022] 硼作为提高淬硬性元素，可明显提高钢板淬硬性。硼提高淬透性的能力很强， 0. 001 %~0. 003 %的硼相当于0. 6 %锰、0. 7 %铬、0. 5 %钥和1. 5 %镍，故极少量的硼即可 节约大量贵重合金元素。硼含量过高过低，均会影响其淬透性。钢中添加Β元素，钢的淬透 性显著提高，使含碳量低于0. 34%时的钢板油淬火后可获得全部的马氏体组织，且显著提 高钢的淬硬性。
[0023]Ti: ^ 0. 1%
[0024]Ti是强氮化物形成元素，钢中进行微量Ti处理后，可以析出微细的TiN和TiCN粒 子，阻碍奥氏体晶粒长大，细化晶粒，另一方面Ti和V均可以与N结合，降低BN的形成率， 减少了BN的危害，充分发挥固溶B提高淬硬性的作用。
[0025]V: ^ 0. 1%
[0026]V是细晶强化和沉淀强化微合金元素，在钢中添加微量的V，在热加工过程中可以 析出微细的VN和VCN等粒子，抑制奥氏体的形变再结晶，阻止奥氏体晶粒的长大，细化晶 粒.并可降低BN的形成率，减少了BN的危害。因此，钢中加入适量的V可提高热轧钢板的 韧塑性及钢热处理后的强度和韧性。
[0027] 钢中Ti和V过多，与C生产TiC或TiVC等含碳化合物，钢中固溶C含量减少，降 低淬后硬度。因此控制Ti和V含量均< 0. 1 %。
[0028]N^ 0. 0070%
[0029] 钢中含适量的N，促进其与Ti结合形成细小的TiN粒子，细化晶粒，提高强度。但 含硼钢如果N含量过高，易形成BN化合物，推迟奥氏体再结晶，提高含硼钢的奥氏体化温 度，增加铸坯加热控制难度，而且减少沿晶偏聚的硼原子含量，降低硼钢的淬透性。因此，控 制钢水中N含量小于0. 0070%。
[0030] 上述成分设计采用低C含量，热轧钢板韧塑性好，提高成型性，且适合水淬，水淬 后不易形成裂纹。通过添加Μη和B元素，提高钢板淬透性和淬硬性，同时加入微量V和Ti， 即能细化晶粒，又可以降低钢中固溶的N含量，降低BN的生成率，减少了BN的危害，充分发 挥固溶B提高淬硬性的作用，使钢板具有较高的强韧性匹配，提高耙片使用寿命。
[0031] 与油淬耙片用钢板相比，无需添加Cr元素，C、Μη含量低，水淬不易开裂，且完全 满足耙片硬度要求，硬度高于油淬耙片。
[0032] 本发明工艺包括制造耙片的热轧带钢生产工艺和耙片的热处理工艺，整体工艺包 括转炉冶炼、电炉精炼、板坯连铸连轧及超快速冷却、卷取后缓冷、耙片冲压成型、淬火、回 火，具体工艺如下：
[0033] 1)、热轧带钢冶炼工艺：
[0034] (1)冶炼过程中要求精炼加脱氧剂脱氧保证0 < 0. 002 %后，加Ti和V微合金化 并固氮，在精炼后期加硼合金化，钢水加硼后< 8分钟结束精炼，提高硼的收得率，控制钢 中硼含量。
[0035] 2).采用薄板还连铸连乳生产工艺，板还厚100mm~200mm，铸还不下线，连铸后直 接进加热炉加热轧制，要求铸坯入炉温度830°C以上。
[0036] 3)热轧带钢轧制及冷却工艺：
[0037](1)板坯加热温度1100°C~1200°C，保温1~2小时，保证轧制前原始奥氏体晶粒 细小均匀；
[0038] (2)精粗轧均采用高压水除鳞，保证成品钢板表面质量；
[0039] (3)开轧温度1050°C~1150°C，终轧温度控制在920°C~980°C;
[0040] (4)冷却采用超快冷却工艺，带钢出精轧机后立即进入超快速冷却装置，以50°C/ S~100°C/S的冷速瞬间冷却到550°C~650°C进行卷取，钢板卷取后立即加罩缓慢冷却， 以减少钢板组织应力，提高韧塑性，加罩缓冷时间大于48小时以上，以保证组织均匀，性能 稳定。
[0041] 4)耙片热处理工艺：
[0042] (1)冲压成型、淬火
[0043] 上述热轧带钢冷冲成耙片毛坯，随炉加热、保温，耙片毛坯淬火前加热温度为 830°C~950°C，保温时间为10~30分钟，出炉热压一定弧度成型后，立即进入淬火介质，淬 火，其耙片进入淬火介质前温度> 820°C，在淬火介质内停留时间为2~20分钟，出淬火介 质的温度彡200°C;
[0044] ⑵回火
[0045] 耙片毛坯出淬火介质后，立即进入回火炉回火，回火加热温度为200~300°C，保 温时间为2~6小时。
[0046] 上述淬火工艺中的水淬淬火介质为彡10 %的NaCl水溶液。
[0047] 上述毛坯耙片的热压弧度为15度~60度。
[0048] 与油淬耙片用钢相比，此发明热处理工艺中水淬时间短，回火保温时间更长。这是 因为，水介质冷却快，钢板变形大，造成淬火后耙片内部组织应力大，因此，较短时间内钢板 即可达到较高的硬度，且需要较长时间进行回火处理，以减少应力。由于此发明钢的碳含量 低，热成