一种耐腐蚀链板用钢及其制造方法与流程

本发明属于材料加工领域，尤其涉及一种耐腐蚀链板用冷轧带钢及其制造方法。
背景技术：
：目前，链板多采用40mn、45mn钢板加工而成，一般要求钢板表面硬度在85hrb－90hrb，以保证冲压后边部质量。热轧板直接加工链板，存在钢板表面氧化铁皮，加工过程易生锈，冲压加工成材率低等缺陷，影响热处理后表面硬度等问题。专利《一种圆环链条用钢及其制造方法》(cn102653834a)公开介绍的是用型材加工环形链条，链条用钢碳含量低，常规热处理工艺不能满足链板硬度要求。发明《链条外链板》(cn2206868y)介绍的是链条链板形状上的改善，未提及材质。《自行车链条用18mnzl热轧带钢的研制》，《赛车链条用钢化学成分设计》，《武钢冷轧链条用钢的开发与应用》等论文介绍的均为冷轧钢板用钢。《50crva钢齿形链链板的热处理工艺试验》50crva用于制造硬度要求较高的齿形链条，不适于加工普通薄规格链板。《16mn钢链板断裂分析》介绍的16mn链条钢碳含量低，要经过渗碳处理才能满足硬度要求，工艺复杂。上述文献及发明提及的钢种均不适于用热轧板直接加工制造链板。因此，本项目发明了一种适于加工制造摩托车、自行车等要求轻量化耐腐蚀链板的冷轧带钢及其制造方法。技术实现要素：本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种疲劳、冲击，耐腐蚀性等性能优良的耐腐蚀链板用钢及其制造方法。本发明目的是这样实现的：一种耐腐蚀链板用钢，该钢板的成分按重量百分比计如下：c：0.40％～0.70％，si：0.1％～0.40％，mn：0.5.0％～1.0％，cr：0.1％～0.5％,cu:0.1％～0.5％,sb：0.03％～0.2％，al:0.015％～0.050％，sn：0.02％～0.3％，杂质元素p≤0.035％和s≤0.010％，余量为fe和不可避免的杂质。本发明耐腐蚀链板用钢的最终组织为球化珠光体+铁素体+细片层珠光体混合组织，珠光体球化率1-2级，细片层珠光体占40％-70％。本发明成分设计理由如下：c：0.40％～0.70％c是钢中主要的固溶强化元素。c含量若低于0.40％，则很难保证链板热处理后的硬度，另一方面c含量若高于0.70％，则恶化钢的韧塑性。因此，c含量要控制在0.40％～0.70％。碳含量范围0.40％～0.70％，可以保证链板在轻量化薄规格条件下具用足够的强度。mn：0.5％～1.0％mn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。mn与s结合形成mns，避免晶界处形成fes而导致的热裂纹影响链板用钢的性能。同时mn也是良好的脱氧剂并增加淬透性。中低碳钢中mn含量低，不能满足热处理后高强硬性的要求，mn含量过高易形成成分偏析，影响热处理后硬度均匀性，且增加生产成本，因此，综合考虑成本及性能要求等因素，mn含量应该控制在0.5％～1.0％。si：0.1％～0.40％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0.1％～0.40％的si保留在钢中是必要的。cr：0.1％～0.5％cr能显著提高钢的淬透性,可以细化珠光体片间距，从而细化组织。铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。cr可以提高碳扩散的激活能，减轻钢的脱碳倾向，与si相比，cr更不易促进脱碳，因此，在钢中加入适量的cr,细化表层组织，降低脱碳层深度，提高钢板表面强硬性。cr在一定程度上还可以与cu、sb等元素共同作用改善钢的抗大气腐蚀性能。cr含量低，热处理后硬度不足，cr含量过高，增加合金成本。因此，本发明控制cr含量0.1～0.5％范围内。cu:0.1％～0.5％cu在钢中的突出作用是改善钢的抗大气腐蚀性能，同时，加入铜还能提高钢的强度和屈服比，冲压时不变形。耐蚀钢中cu常与p配合使用，cu和p均能浓缩在锈层中，使其致密稳定，并能抑制铁锈的扩展。当[cu]较低(约0.01％)时，加入0.06～0.10％p后，钢的耐蚀性提高2倍多。当[cu]较高时(0.4％左右)，加入0.10％p，耐蚀性只提高20-40％，说明p与cu存在极其复杂的关系。为保证冲压性能，本发明中的p含量不易过高，因此，加入少量cu。sb：0.03％～0.2％钢中加入锑，一般会使钢的强度降低，脆性增加，但加入一定量的锑后，会提高钢的抗腐蚀能力及耐磨性，因此本发明钢中加入0.03％～0.2％的锑，以提高链板的耐腐蚀能力及耐磨性。al:0.015％～0.050％，铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力，提高钢板表面质量。铝过高，易形成氧化物夹杂，影响链条疲劳性能。因此，控制al含量0.015％～0.050％。sn：0.02％～0.3％，钢中加入少量sn能提高强度和耐腐蚀性能，而对塑性影响不大。因此本发明钢中加入≤0.3％的锡，以提高链板的耐腐蚀能力。p≤0.035％磷是非碳化物形成元素,它在钢中的存在形式主要是溶于铁素体中。一般认为，磷在钢中是有害元素，它降低钢的冲击韧性,提高钢的脆化温度,恶化钢的焊接性能。但对于耐候钢而言，磷是一种有用元素，耐候钢中的磷含量处于0.04～0.15％之间，p和cu同时加入钢中，使内锈层分带明显，更有利于提高钢的耐蚀性。cu、p的复合作用更易使锈层中形成非晶态的保护层fe3o4，因cu和p离子共同阻止fe3o4的结晶成长，使得锈层稳定性好且组织细小致密，隔离了腐蚀介质与钢基体的接触，同时因为其有极高的阻抗，极大地减缓了腐蚀阳极区和阴极区之间的电子迁移，从而降低电化学反应速度，抑制钢内部的腐蚀。但p含量高会影响链板冲压性，因此，控制p≤0.035％s：≤0.010％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s含量限制在0.010％。上述成分设计采用中c含量，钢板韧塑性和强硬性匹配较好，热轧板组织为球化珠光体+铁素体+细片层珠光体，冲压性能较好。通过添加mn和cr元素，提高钢板淬透性和淬硬性，减轻钢板表面脱碳，同时加入微量al和cu、sb、p，使锈层中形成非晶态的保护层fe3o4，因cu和p离子共同阻止fe3o4的结晶成长，使得锈层稳定性好且组织细小致密，隔离了腐蚀介质与钢基体的接触，同时因为其有极高的阻抗，极大地减缓了腐蚀阳极区和阴极区间的电子迁移，从而降低电化学反应速度，抑制钢内部腐蚀。即细化晶粒，保证钢板表面质量，提高热轧板冲压性能，又可以提高耐蚀性。本发明技术方案之二是提供一种耐腐蚀链板用钢的制造方法，包括冶炼、精炼、连铸、轧制、冷轧，(1)冶炼工艺：采用lf+rh双联精炼处理，要求处理时间40min以上，以便非金属夹杂物上浮充分，保证钢水质量，提高成品链板的疲劳性能；(2)轧制：(a)连铸后热送热装；采用热轧工艺，精粗轧前均采用高压水除鳞，高压水工作压力大于200mpa，保证成品钢板表面质量；粗轧开轧温度1050℃～1150℃，首道次压下率大于30％，精轧开轧温度1000℃-1100℃,终轧温度控制在800℃～920℃；(b)轧制后冷却：采用均匀冷却工艺，以10℃/s～50℃/s的冷速冷却到700℃～780℃进行卷取，利用钢卷余热缓冷72小时以上。(c)冷轧：采用酸洗冷轧，热轧卷经10％-30％hcl溶液酸洗后，冷轧总压下量0.2-1mm，涂油后卷取成带钢，以轧硬态交货。本发明进一步限定的技术方案:本发明连铸过程中钢水采用连续浇铸方式生产，连铸过程中采用轻压下和电磁搅拌工艺，连铸板坯厚150mm－250mm。本发明连铸后铸坯不下线，直接热送热装，采用热送热装的生产工艺减少铸坯在加热炉内停留时间，降低铸坯在加热炉内脱碳倾向，也可以减小钢的表面脱碳深度。加热炉内加热段弱氧化性气氛，均热段还原性气氛，有助于降低铸坯表面脱碳。铸坯在炉内停留时间过长，温度过高会增加铸坯脱碳倾向，因此，要求加热段炉温1150℃～1220℃，空气系数为1.0～1.20，保证加热段为弱氧化性气氛；均热段炉温1100℃～1200℃，空气系数为0.80～1.00，保证均热段为还原性气氛；铸坯在炉内停留总时间1.5～3小时，铸坯出炉温度1100℃～1150℃。通过转炉冶炼、lf+rh精炼，控制精炼时间大于40分钟，以便非金属夹杂物充分上浮充分，保证钢水中较少的夹杂物含量.连铸过程中采用轻压下和电磁搅拌工艺，减轻偏析，提高成品链条的疲劳性能。板坯厚150mm－250mm.为使钢板表面晶粒细小，降低表面脱碳层深度，铸坯轧制钢板时要保证有足够的压缩比。且热轧大压缩比可以减轻组织偏析，改善组织均匀性，提高疲劳性能。采用板坯大压缩比连铸连轧的生产工艺，及热送热装的生产工艺减少铸坯在加热炉内停留时间，并控制板坯加热工艺，可以降低铸坯在加热炉内脱碳倾向，减小钢板的脱碳层深度，保证钢板热处理后表面硬度均匀。铸坯若下线冷装，在炉时间长，加热温度高，钢板轧制后表面脱碳严重，热处理后表面硬度不均，影响使用寿命。采用首道次大于30％的大压下率，破碎铸坯组织偏析，减轻成品带状组织，800℃～920℃低温轧制，细化原始奥氏体晶粒度，提高成品组织均匀性。采用缓冷，高温卷取且缓冷的工艺，利用钢卷自身温度退火处理，形成球化珠光体+铁素体+细片状珠光体的混合组织，保证珠光体球化率1-2级，细片层珠光体占40％-70％，提高冲压成型率，为热处理工艺做组织准备，保证热处理后组织均匀性，满足热处理后硬度、冲击、疲劳等性能要求。部分球化珠光体组织还可以降低热轧板强硬性，提高延伸率，有助于冷轧。本发明热卷酸洗冷轧后，采用可逆轧机轧制。热卷经10％-30％盐酸溶液酸洗，充分除净表面氧化铁皮，再以0.2-1mm总压下量冷轧，改善表面硬度，无需退火处理，轧硬态交货，钢板组织为片状珠光体+铁素体+球化珠光体的混合组织，球化率1-2级，细片层珠光体占40％-70％。球化率级别高于2级，细片层珠光体体积少于40％，钢板硬度降低于85hrb，冲压成形性差，成材率低。球化率低于1级，片层珠光体体积多于70％，钢板硬度高，塑性差，钢板硬度高于95hrb，冲压成型困难，模具损耗严重。本发明的有益效果在于：应用本发明公开的技术方案生产的钢板，组织为球化珠光体+铁素体+细片状珠光体的混合组织，球化率1-2级，细片层珠光体占40％-70％。钢板硬度为85-95hrb，表面光洁，制链板冲压成材率高达98％以上，钢板表面脱碳层深度≤0.02mm，热处理后硬度均匀且达45hrc以上，疲劳、冲击等性能也均满足使用要求，耐腐蚀性明显提高，耐腐蚀速率明显降低，平均腐蚀率小于25g/m2·h。附图说明图1为本发明实施例1冷轧轧硬态组织。图2为本发明实施例1热轧板显微组织图。具体实施方式下面通过实施例对本发明作进一步的说明。本发明实施例根据技术方案的组分配比，进行冶炼、精炼、连铸、连铸、轧制、冷轧。(1)冶炼工艺：采用lf+rh双联精炼处理，要求处理时间40min以上，以便非金属夹杂物上浮充分，保证钢水质量，提高成品链板的疲劳性能；(2)轧制：a)连铸后热送热装；连铸后热送热装；采用热轧工艺，精粗轧前均采用高压水除鳞，高压水工作压力大于200mpa，保证成品钢板表面质量；粗轧开轧温度1050℃～1150℃，首道次压下率大于30％，精轧开轧温度1000℃-1100℃,终轧温度控制在800℃～920℃；b)轧制后冷却：采用均匀冷却工艺，以10℃/s～50℃/s的冷速冷却到700℃～780℃进行卷取，利用钢卷余热缓冷72小时以上。冷轧：采用酸洗冷轧，热轧卷经10％-30％hcl溶液酸洗后，冷轧总压下量0.2-1mm，涂油后卷取成带钢。所述连铸过程中，钢水采用连续浇铸方式生产，连铸过程中采用轻压下和电磁搅拌工艺。进一步的，所述步骤(2)中(a)热轧前加热炉内加热段弱氧化性气氛，均热段还原性气氛，加热段炉温1150℃～1220℃，空气系数为1.0～1.20，均热段炉温1100℃～1200℃，空气系数为0.80～1.00；铸坯在炉内停留总时间1.5～3h，铸坯出炉温度1100℃～1150℃。本发明实施例钢与对比例钢的成分见表1。本发明实施例钢与对比例钢的主要工艺参数见表2。本发明实施例钢与对比例钢的性能见表3。表1本发明实施例钢与对比例钢的成分(wt％)编号csimnpscrcusbsnal10.500.250.910.0150.0050.470.250.070.10.02120.430.370.520.0240.0090.240.220.100.080.02230.520.050.810.0080.0020.180.110.190.120.01540.470.160.750.0300.0080.450.180.150.020.04950.580.300.600.0180.0040.270.250.080.050.01560.600.150.950.0140.0030.210.120.090.070.04770.510.160.880.0130.0080.290.170.050.090.03580.630.270.820.0340.0040.420.290.110.060.02790.580.050.790.0160.0070.360.150.180.180.011100.470.160.650.0100.010.250.230.150.160.036110.500.300.870.0080.0070.370.150.030.140.016120.480.260.820.0180.0060.210.160.180.090.037130.500.250.910.0150.0050.470.250.170.180.021140.430.370.520.0240.0090.240.220.190.160.022150.520.050.810.0080.0020.180.110.090.020.015160.670.160.750.0300.0080.450.180.060.120.049170.580.300.600.0180.0040.270.250.180.150.015180.500.150.950.0140.0030.210.120.090.170.047190.510.160.880.0130.0080.290.170.140.190.035200.650.270.820.0340.0040.420.290.080.060.027210.580.050.790.0160.0070.360.150.080.080.012220.470.160.650.0100.010.250.230.050.060.036230.500.300.870.0080.0070.370.150.100.040.026240.680.260.820.0180.0060.210.160.090.020.03745mn热轧板0.420.20.750.020.010-----注：余量为fe及不可避免的微量杂质表2本发明实施例钢与对比例钢的主要工艺参数表3本发明实施例钢与对比例钢的性能由上可知，本发明实施例钢板硬度为85-95hrb，表面光洁，制链板冲压成材率高达98％以上，钢板表面脱层深度≤0.02mm，热处理后硬度均匀且达45hrc以上，疲劳、冲击等性能也均满足使用要求，耐腐蚀性明显提高，耐腐蚀速率明显降低，平均腐蚀率小于25g/m2·h。为了表述本发明，在上述中通过实施例对本发明恰当且充分地进行了说明，以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关
技术领域：
的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。当前第1页12