专利名称：耐磨筛网用双相钢及热处理工艺的制作方法
该发明属于耐磨筛网用双相钢及热处理工艺。
目前，国内外制造耐磨筛网大都采用普通高碳弹簧钢，用普通高碳弹簧钢拉成钢丝，编制出的筛网虽然具有较高的硬度，耐磨性好的优点，但是它的缺点是普通高碳弹簧钢在拉拔前和拉拔过程中需要铅浴处理，在编网过程中压花前需要进行软化退火，压花后需要淬火处理。这样高碳弹簧钢制耐磨筛网既存在铅毒污染，工艺过程又复杂，能耗又高。
双相钢自问世以来，受到各国冶金界的重视。但目前研制出的双相钢均为冲压成型的钢板材，如1983年9月27日公布的美国专利US4406713“具有良好性能的高强度高韧性钢制作方法”介绍，其钢的化学成分为C 0.005～0.3%;Si 1.5%;Mn 0.3～2.5%，且含有微量的No、V、Ti或Zr等元素。该钢经在Ar3～980℃热加工后，在铁素体析出温度范围内空冷至铁素体占5～60%之后迅速空冷，形成铁素体和马氏体双相组织。在该篇文献中列举了9个实例，其碳含量大都在0.05～0.18%之间，其Mn含量大都在1.0～2.0%之间，可见该钢Mn实际为15～2%之间，其Si含量均在0.09～0.4%之间，P和S均作为杂质元素，分别小于0.02%及0.01%。文章中介绍的热处理工艺如A钢加热到1000℃轧制，780℃为终轧温度，轧后空冷至740℃，然后水冷。
B钢加热到1100℃轧制，860℃为终轧温度，轧后空冷至740℃，然后水冷。
E钢轧后空冷至780℃，然后水冷。
F钢轧后铅浴处理，再拉拔14%。
这类钢用于制螺栓、予应力钢筋等。由于该钢中Si只是选用并且其含量非常低，造成了双相热处理温度范围较窄，热处理后的双相组织中，马氏体含量从41%到91%，如此大的组织波动范围，不可避免要对钢的性能产生极大的影响。σb从73kg/mm2到124kg/mm2，在大生产中会更加难以控制。
日本专利昭53～97925“热轧高强度钢板的制造方法”介绍规定钢的化学成分为C 0.01～0.1%;Si＜2%;Mn 0.25～2.5%;Nb 0.04～0.15;酸可溶Al 0.005～0.2;N＜0.01%;以及不可避免的杂质。该钢工艺路线是热轧→空冷→卷取→冷轧→时效。它的处理工艺是冷轧后在600℃进行时效。目的是让Nb的粒子析出，起到时效硬化作用。文章中举出三个实施例，其化学成分C均在0.07～0.09%;Mn 0.7～1.35%;Si为痕量0.22%;Al为0.015～0.033%，Nb 0.061～0.109%，P和S分别小于0.016%和0.013%，按其实施例的化学成分及热处理工艺分析，该钢不可能为双相钢，金相组织只可能是铁素体+珠光体，该高强度钢板主要用于建设机械和汽车部件用钢。吊车的悬臂，减振器材料等。做板材使用其强度为59～67kg/mm2。Si含量实际很低，仅为0.2～0.28%。
还有美国专利US4058414“冷轧高强度钢板的制造方法”介绍，规定的化学成分是C 0.03～0.2%;Si 0.6～1.5%;Mn 1.3～3.0%;Nb 0.01～0.25%或Ti 0.01～0.2%;Nb+Ti 0.01～0.3%，该钢热处理工艺为热轧和冷轧成板材后，在620℃到A3转变点温度范围内退火。从报导内容看，该钢也不是双相钢，钢的冶炼是在高频炉冶炼，Mn含量较高，强度范围在53～71kg/mm2，完全是实验室结果。
本发明的目的是提供一种高Si低Mn含P和稀土元素La的双相钢，并采幽七种简便的热处理制度来制造耐磨筛网，以代替用高碳弹簧钢制造筛网。利用本发明制造的耐磨筛网具有良好的塑性和加工硬化性能，可省去压花前软化退火和压花后的淬火热处理工序，并且用水浴处理取代了铅浴处理，因此该发明既降低了能耗，又减少了铅毒污染，而且编制的筛网强度高、耐磨性好，其使用寿命超过普通碳素钢和高碳弹簧钢制筛网的2～5倍以上。
本发明专利的化学成分(重量%)为C0.06～0.12;Si1.51～2.1;Mn0.25～0.5;P0.05～0.15;S＜0.035;Mo0.02～0.04;La0.020～0.005，余下为Fe。本发明钢的热处理制度为将该钢加热至1200℃;然后轧成60毫米方坯或根据轧机型号和要加工成的盘条尺寸轧成适当尺寸的坯料，然后将坯料加热至1200℃，再轧成6～10毫米的盘条，开轧温度控制在1050～1070℃，终轧温度控制在960～980℃。利用轧制后的余热在850～960℃淬入水中或将冷盘条再加热，奥氏体化后使其温度在850～960℃之间的双相区，保温4～8分钟，然后放入具有室温温度流动水中淬火，冷至室温，其冷却速度控制在40～50℃。
该钢的特点是Si的含量高。Si能提A3线的斜率，从而使临界区热处理温度范围加宽;生产时易于控制，可保证双相钢性能的一致性和重复性。Si也是较强的固溶强化元素，它固溶于铁素体基体中，排除了其中的碳，有助于提高钢的塑性，而与其他强度相近的双相钢相比，铁素体强度高的塑性较高，有利于冷变形过程中的加工强化。本合金中Mn含量较低;只相当于一般低碳钢中锰的含量，其主要作用是以适量的锰与硫结合成化合物。从而避免钢的热脆性。
本发明钢中的磷不是作为杂质，而是做为合金元素加入的。它的作用是和硅相同的，主要目的是强化铁素体。该钢加入微量元素铌是为了延缓奥氏体再结晶，并形成含铌的复合碳化物。当钢在两相区淬火时，较快的冷却速度使Nb的碳化物以细小的质点析出，并且大部分分布在晶体内，细化和强化了铁素体晶粒，使钢的强韧化有了良好的配合。钢中加入微量稀土元素La可以与硫结合成硫氧化物，增加了硫化物抵抗变形的能力，从而改变了钢中夹杂物的形状，提高了钢的塑性。
该钢在1050～960℃温度范围内轧成线材后，利用轧制余热控制在两相区或再加热至两相区，(由于Si的含量较高)，可在850～960℃较宽的温度范围内获得适当配比的铁素体加马氏体的双相组织，这种热处理工艺在生产线上较容易控制，热处理后线材的显微组织中铁素体+马氏体双相组织楞致而均匀，其抗拉强度σb可达670～790MPa，同时具有良好的延伸性，不经任何中间热处理，尤其不需铅浴淬火，即可直接冷拔成各种线径的钢丝，面缩率达95～99%，钢丝性能与碳素弹簧钢丝基本相当，满足了编制工业用振动耐磨筛网用钢丝的要求。
下面是该钢的实施例分别用电炉、转炉冶炼耐磨筛网用双相钢，其化学成分见表1，轧成90毫米方坯，经线材厂再加热至1200℃温度，轧成Φ8毫米线材，又于钢绳厂将线材加热至850～960℃两相临界区之间。保温5分钟，然后淬入室温的水中，冷却速度为40℃/秒，线材及对比钢的化学成分见表1，热处理工艺及机械性能见表2。
表1实验钢的化学成分(Wt%)
※5号钢为A3低碳钢线材6号钢为65高碳弹簧钢线材表2实验钢的热处理工艺和机械性能
※5号钢为A3低碳钢线材6号钢为65高碳弹簧钢线材实验钢经临界区热处理后得到了铁素体加马氏体组织，然后把Φ8毫米线材直接冷拔成Φ6、Φ5、Φ4、Φ2.6、Φ1.8等各直径不等的钢丝，拉拔前后不经任何热处理，而将6号高碳弹簧钢丝材拔成上述各规格钢丝过程中，在冷拔前和冷拔道次之间需要进行铅浴热处理以获得有利于拉拔的细珠光体组织。实验钢冷拔钢丝的强度性能见表3。
表3实验钢冷拔钢丝的强度指标
六号钢为高碳弹簧钢丝从表3中可见双相钢的抗拉强度随拉拔率增加而显著提高，与6号钢相比在保持较好的韧性的同时，冷拔细直径双相钢钢丝具有更高的强度。
将耐磨筛网用双相钢丝按工业筛分领域各用户不同要求编制了500平方米振动耐磨筛网，分别用于筛分焦炭、矿渣、石子、矿石等物料，实验结果表明，该钢网具有良好的耐磨的抗疲劳性能。如在辽河油田，筑路工程公司使用筛网，寿命已达到3000～4000小时，为普通碳素钢筛网寿命的5～10倍。达到高碳弹簧钢制筛网的2倍以上。该筛网安装到美国进口的矿用筛分机上，替代进口筛网使用，收到了良好的效果。
使用本发明钢及热处理工艺制成的筛网，具有如下优点和良好效果。目前生产的普通碳素钢钢丝或高碳弹簧钢丝，通常是在拉拔前或拉拔过程中采用铅浴热处理，以获得有利于拉拔的细珠光体组织，保证强韧性能。但铅浴处理成本高，铅毒造成环境污染，危害工人健康。而本发明耐磨筛网用低碳钢线材利用微量元素Nb细化晶粒和析出强化，可以同时获得高的强韧性;用Si可扩大α+γ两相区范围，使线材在轧后直接淬火或拉拔前再加热后水浴处理时，易于控制淬火温度，获得理想体积配比的铁素体+马氏体双相组织。这使线材首先具备良好的韧性，在随后的多道次拉拔过程中，不需任何中间热处理，而是依靠其优良的冷成型性能和较强的加工硬化能力提高强度。最终获得理想的强韧性配合的钢丝。
使用耐磨筛网用双相钢丝编制的工业用耐磨筛网，简化了制造工艺，并且具有较高的硬度和耐磨性能。其平均使用寿命为碳素钢制筛网寿命的5倍以上，达到高碳弹簧钢制筛网寿命的2倍以上。
权利要求
1.一种耐磨筛网用双相钢，其特征在于其化学成分(重量%)为C0.06～0.12；Si1.51～2.1；Mn0.25～0.5；P0.05～0.15；S＜0.035；Mo0.02～0.04；La0.020～0.005，其余为Fe。
2.一种耐磨筛网用双相钢，可轧制成90毫米方坯或按轧机型号和要加工成盘条的尺寸轧成适当尺寸的坯料，然后加热至1200℃，轧成直笃为6～10毫米的盘条，开轧温度控制在1050～1070℃，终轧温度控制在960～980℃，其特征在于其热处理工艺为利用轧制余热或使用冷盘条再加热使其温度在850～960℃之间双相区保温4～8分钟，然后放入具有室温温度的流动水中进行淬火，冷至室温，冷却速度在40～50℃/秒。
3.根据权利要求2所述的耐磨筛网用双相钢，其特征在于对于直径为8毫米盘条其热处理制度为加热至850～960℃之间进行双相临界区淬火热处理，其保温时间为5分钟，然后淬入室温流动的水中冷至室温，冷却速度为40℃/秒。
全文摘要
该发明属于耐磨筛网用双相钢及热处理工艺。其化学成分(重量％)为C0.06～0.12；Si1.51～2.1；Mn0.25～0.5； P0.05～0.15；S＜0.035； Mo0.02～0.04；La0.020～0.005，余下为Fe。该钢的热处理制度为将该钢加热至850～960℃之间的双相区，保温4～8分钟，然后放入具有室温温度流动水中淬火，冷至室温，其冷却速度控制在40～50℃/秒。使用耐磨筛网用双相钢丝编制的工业用耐磨筛网，简化了制造工艺，取消了铅浴处理所造成的环境污染。并且具有较高的硬度和耐磨性能。其平均使用寿命为碳素钢制筛网寿命的5倍以上，达到高碳弹簧钢制筛网寿命的2倍以上。
文档编号C22C38/12GK1070952SQ9210984
公开日1993年4月14日 申请日期1992年8月20日 优先权日1992年8月20日
发明者隋晓红, 赵小平, 姚卫熏, 李晓菲 申请人:鞍山钢铁公司, 鞍山钢铁公司钢铁研究所