一种抗拉强度1000MPa级通条组织均匀的低合金手工具钢盘圆及其生产方法

技术领域

本发明属于工具钢盘圆生产技术领域，具体涉及一种抗拉强度1000MPa级通条组织均匀的低合金手工具钢盘圆及其生产方法。

背景技术

手工具钢主要应用于制作扳手、钳子、螺丝刀、锤子等日常常见的手工具，手工具钢的特点是具有一定的表面强度和韧性，不能有裂纹和断裂问题。现有技术中常通过多种合金元素的添加来保证手工具钢的强度，但是这样生产成本较高，且如果生产过程的工艺控制不当还会造成手工具钢通条组织均匀性较差。盘圆在加工成手工具的过程中，在拉拔前需要经过球化退火处理，如果盘圆的原始组织结构不合适或组织均匀性、一致性较差，会对球化退火质量产生重要影响，进而影响后续加工过程。

中国专利CN103436687A中公开了一种高合金工具钢的控制冷却工艺，并具体公开了通过控制水箱、风机、保温罩等手段，使工具钢盘条得到细晶粒马氏体，其相变温度控制在600℃以下。此方法生产的盘条最终组织为塑性较差的马氏体，钢中各组织的比例和分布不明确，存在组织应力的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗拉强度1000MPa级通条组织均匀的低合金手工具钢盘圆及其生产方法，该方法生产的盘圆头、尾部位及同圈搭接和散开位置均可获得均匀一致的珠光体+铁素体组织，无异常过冷组织，盘条通条抗拉强度在1020-1100MPa。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种抗拉强度1000MPa级通条组织均匀的低合金手工具钢盘圆，所述低合金手工具钢包括以下重量百分比的化学成分：C 0.51-0.54％、Si 0.22-0.27％、Mn0.85-0.90％、P≤0.015％、S 0.008-0.015％、Cr 0.95-1.01％、V 0.16-0.19％、Alt0.015-0.025％，余量为Fe及不可避免的杂质。

所述低合金手工具钢盘圆的通条金相组织为均匀一致的铁素体+珠光体，即所述低合金手工具钢盘圆的头、尾部位及同圈搭接和散开位置均为均匀一致的珠光体+铁素体组织。

所述低合金手工具钢盘圆的抗拉强度为1020-1100MPa。

本发明还提供了所述的抗拉强度1000MPa级通条组织均匀的低合金手工具钢盘圆的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：连铸方坯经加热炉加热后进行高压水除鳞，然后通过高速轧机轧制成

方坯经双蓄热加热炉，加热温度为1050-1120℃，加热时间＞100min，以保证合金元素充分扩散。

高压水除鳞时，水除鳞压力18MPa以上。

轧制时，开轧温度1030±10℃。

高速连轧时，精轧温度900-930℃，终轧温度880±10℃，吐丝温度850-870℃。

轧制时，提前检查水泵压力及水管阀门、水箱冷却导槽和喷嘴状态，确保满足工艺要求，提升穿水调节稳定性；同时通过电控程序优化，减少指令响应时间，降低不冷段长度，控制吐丝温度头尾温差。

斯太尔摩风冷线轧制时，风冷辊道1#-10#速度0.24-0.30m/s，1B-10B保温罩关闭。

本发明提供的抗拉强度1000MPa级通条组织均匀的低合金手工具钢盘圆的成分中，各化学成分的控制及作用如下：

C：C能够起到固溶强化作用，同时提高珠光体含量，保证钢材强度，但是含量过高会降低钢材塑性，导致材料拉拔加工困难。此发明中控制C元素含量为0.51-0.54％，优选为0.52-53％。

Si：Si起固溶强化作用，能够提高钢材强度，而且不参与碳当量Ceq计算，但是含量过高会影响拉拔加工性能。此发明中控制Si元素含量为0.22-0.27％，优选为0.23-26％。

Mn：Mn同样起到固溶强化作用，显著提高钢材强度，同时提高钢材淬透性，提高珠光体含量，但是含量过高会影响拉拔加工性能。此发明中控制Mn元素含量为0.85-0.90％，优选为0.86-0.88％。

Cr：Cr能显著增加钢的淬透性并有二次硬化的作用，固溶强化可以提高热轧盘条的强度和硬度，但含量过高会影响拉拔加工性能。此发明中控制Mn元素含量为0.95-1.01％，优选为0.96-0.99％。

V：V是钢材中强碳化物形成元素，对晶界及位错有非常强的钉扎作用，并能够细化晶粒，显著提高材料强度，同时增加塑性，提高韧性。此发明中控制V元素含量为0.16-0.19％，优选为0.165-0.175％。

Alt：Al在钢种主要作用是细化晶粒、固定钢中的氮，从而显著提高钢的冲击韧性，降低冷脆倾向和时效倾向性。

P、S：P、S元素为有害元素，损害钢材塑性，过低含量会大量增加成本，但是适当的S元素可以改善材料表面光洁度。此发明中控制S元素含量为0.008-0.015％，优选为0.008-0.012％。

本发明提供的抗拉强度1000MPa级通条组织均匀的低合金手工具钢盘圆的生产方法中，控制精轧温度900-930℃，终轧温度880±10℃，吐丝温度850-870℃，细化奥氏体晶粒，增加组织内部储存能；提升穿水调节稳定性，降低不冷段长度，控制吐丝温度头尾温差，保证通条组织均匀性；通过辊道速度变化适当拉开盘卷间距，降低小规格盘条堆积密度，改善盘条同圈冷却均匀性，保证出保温罩后盘条最高温度降到610℃以内，避免在搭接部位冷却过慢导致出罩后温度过高形成过冷组织。

与现有技术相比，本发明提供的低合金手工具钢盘圆的成本低，盘圆头、尾部位及同圈搭接和散开位置均可获得均匀一致的珠光体+铁素体组织，无异常过冷组织；盘条通条抗拉强度1020-1100MPa，能完全满足产品用途要求，提升了产品品质。

附图说明

图1为实施例1中的低合金手工具钢盘圆头部搭接部位(a)、尾部搭接部位(b)、头部散开部位(c)、尾部散开部位(d)的金相组织；

图2为实施例2中的低合金手工具钢盘圆头部搭接部位(a)、尾部搭接部位(b)、头部散开部位(c)、尾部散开部位(d)处的金相组织；

图3为对比例1中的低合金手工具钢盘圆头部搭接部位(a)、头部散开部位(b)的金相组织；

图4为对比例2中的低合金手工具钢盘圆尾部搭接部位(a)、尾部散开部位(b)的金相组织。

具体实施方式

一种抗拉强度1000MPa级通条组织均匀的低合金手工具钢盘圆，所述低合金手工具钢包括以下重量百分比的化学成分：C 0.51-0.54％、Si 0.22-0.27％、Mn0.85-0.90％、P≤0.015％、S 0.008-0.015％、Cr 0.95-1.01％、V 0.16-0.19％、Alt0.015-0.025％，余量为Fe及不可避免的杂质。

所述抗拉强度1000MPa级通条组织均匀的低合金手工具钢盘圆的生产方法包括以下步骤：

将180mm×180mm断面的方坯经双蓄热加热炉加热，均热温度1050-1120℃，加热时间＞100min；出炉后经高压水除鳞，摩根高线32连轧获得

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

各实施例及对比例中的低合金手工具钢盘圆的化学成分及重量百分比如表1所示，余量为Fe及不可避免的杂质。

表1

各实施例及对比例中的低合金手工具钢盘圆的生产工艺参数如表2所示。

表2

各实施例及对比例中的低合金手工具钢盘圆的性能如表3所示。

表3

从上表中可以看出，各实施例生产得到的手工具钢盘圆的头、尾部位及同圈搭接和散开位置均可获得均匀一致珠光体+铁素体组织，无异常过冷组织；盘条通条抗拉强度1020-1100MPa；而对比例中无法获得通条组织均匀的手工具钢盘圆，力学性能也相对较差。

上述参照实施例对一种抗拉强度1000MPa级通条组织均匀的低合金手工具钢盘圆及其生产方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。