一种园林工具用热轧钢带、制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体而言，涉及一种园林工具用热轧钢带、制备方法及其应用。

背景技术

钢材料是园林工具中比较常用的材料，具有强度高且耐腐蚀的特点，在园林工具中可用于制作剪刀、铁锹等。

目前剪刀、铁锹等园林工具多用普通50#、55#等中碳钢成型后水淬+回火或SK85等高碳钢成型后油淬+回火的热处理加工而成。而50#、55#等中碳钢和SK85高碳钢带因为强度高，在进行冷冲压之前需要采取退火的工艺降低其强度。中碳钢存在热处理后硬度不足、硬度不均匀且耐磨性差的问题，而高碳钢热处理工艺窗口比较窄，操作不当极易产生开裂缺陷裂。因此急需要开发一种在热轧后强度较低适于冷冲压，且具有合适的淬透性能提升热处理后硬度的园林工具钢带。

发明内容

本发明解决的问题是采用现有技术生产的园林工具热轧钢带热轧态的强度高，需要经退火处理后才能进行冷冲压，不能满足直接冷冲压的需求或钢带经热处理后硬度不足、硬度不均匀以及耐磨性差中的至少一种。

为解决上述问题，本发明提供一种园林工具用热轧钢带的制备方法，包括：

步骤S1：将通过钢液连铸获得的铸坯经加热处理后得到铸坯；

步骤S2：将所述加热处理的铸坯依次进行粗轧、精轧、冷却、卷取及钢带缓冷后，得到园林工具用热轧钢带，且在所述粗轧和/或所述精轧过程中，道次压下率≥18％，末道次压下率>14％，在所述卷取的过程中的卷取温度为680-720℃，在所述钢带缓冷过程中的缓冷时间≥48h，其中，所述园林工具用热轧钢带包括质量百分比为0.0012％-0.0020％的硼。

可选地，步骤S1中，采用步进炉对所述铸坯进行加热处理，且在所述加热处理结束时，所述铸坯的表面温度为1200±20℃。

可选地，步骤S1中，所述铸坯在出炉后经高压水处理以除去表面氧化铁皮。

可选地，步骤S2中所述粗轧的过程中，开轧温度为1100±20℃，终轧温度>1050℃。

可选地，步骤S2中所述精轧的过程中，开轧温度≥1050℃，终轧温度为885-915℃。

可选地，步骤S2中，所述冷却的方式为层流水冷却与空冷交替冷却。

与现有技术比较，本发明所述的园林工具用热轧钢带的制备方法，一方面通过控制轧后卷曲温度和卷曲后的缓冷来保证钢带的组织为铁素体和珠光体并降低钢带的内应力以保证钢带在通过冷冲压制备园林工具时的冷冲压性能，另一方面，通过控制轧制过程中的道次压下率以细化珠光体的片层间距，为热处理提供良好的原始组织，减少粗大组织对热处理的负面影响，且通过在钢带成分中添加适量的淬透性元素硼B，提升其淬透性获得硬相组织，如贝氏体或马氏体，由此，保证带钢具备冷冲压性能以及热处理后的硬度和耐磨性，使得本发明所述的园林工具用热轧钢带带钢的抗拉强度≤646MPa(对应硬度为HRB92)，伸长率≥21％，带钢具有良好的强塑性，适合进行冲压处理，且钢带经过冲压、调质处理后的硬度≥52HRC，满足园林用钢的使用要求。

为解决上述问题，本发明还提供一种园林工具用热轧钢带，采用所述的园林工具用热轧钢带的制备方法制备，且所述园林工具用热轧钢带包括以下质量百分比的成分：C：0.55％-0.60％，Si≤0.10，Mn：0.50％-0.70％，Als:0.010％-0.020％，B：0.0012％-0.0020％余量为Fe和不可避免的杂质。

可选地，所述园林工具用热轧钢带的公称厚度为4mm或4.1mm，实际厚度为4.03-4.11mm。

可选地，所述园林工具用热轧钢带的抗拉强度为630-646MPa，伸长率为21-27％。

本发明所述的园林工具用热轧钢带具有良好的冷冲压性能，且钢带经调质处理后具有合适的硬度和耐磨性，具体地，本发明所述的园林工具用热轧钢带带钢的抗拉强度≤646MPa(对应硬度为HRB92)，伸长率≥21％，带钢具有良好的强塑性，适合进行冲压处理，且钢带经过冲压、调质处理后的硬度52-56HRC，满足园林用钢的使用要求。

为解决上述问题，本发明还提供一种园林工具用热轧钢带的应用，园林工具用热轧钢带采用冷冲压方式制备园林工具，且所述园林工具经过热处理后的硬度为52-56HRC。

本发明所述的园林工具用热轧钢带的应用与所述园林工具用热轧钢带相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例中园林工具用热轧钢带的制备方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详尽地描述。

术语“一些实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

如图1所示，本发明实施例提供一种园林工具用热轧钢带的制备方法，包括：

步骤S1：通过钢液连铸和加热处理得到铸坯；

步骤S2：将所述加热处理的铸坯依次进行粗轧、精轧、冷却、卷取及钢带缓冷后，得到园林工具用热轧钢带，且在所述粗轧和/或所述精轧过程中，道次压下率≥18％，末道次压下率>14％，在所述卷取的过程中的卷取温度为680-720℃，在所述钢带缓冷过程中的缓冷时间≥48h，其中，所述园林工具用热轧钢带包括质量百分比为0.0012％-0.0020％的硼。

具体地，本实施例中，钢带经过冷却后进入卷取机进行卷曲时，为了提升带钢的冲压性能，需要严格控制带钢的组织，不能出现如贝氏体或马氏体等硬质相，因此带钢带卷曲温度不能接近Bs或Ms，应在P相区的上半部分，因此，在所述卷取的过程中的控制卷取温度为680-720℃，且卷曲后钢带进行缓冷处理，缓冷时间≥48h，由此，降低钢的内应力以保证钢带在通过冷冲压制备园林工具时的冷冲压性能。需要说明的是，本实施例中对于缓冷处理的具体实施方式不做限制，在一些优选的实施例中，在缓冷坑内进行缓冷处理，容易实施。

另外，提升道次压下率有助于增加铸坯在厚度方向的变形渗透，使得铸坯表面的变形渗透至厚度心部，从而减少厚度方向的变形不均匀，提升组织的均匀性；而且相对大的道次压下率有助于积累组织缺陷，为相变提供足够的驱动力和形核点，细化晶粒，因此，本实施例中在所述粗轧和/或所述精轧过程中，控制道次压下率≥18％；但是，末道次大压下变形不利于板型控制，且末道次轧制时，带钢厚度已经很薄，厚度方向的变形已经很均匀，因此，本实施例中控制末道次压下率>14％，由此，以保证带钢在厚度和宽度方向能够成分变形，提升带钢硬度的均匀性，且细化珠光体的片层间距，为热处理提供良好的原始组织，减少粗大组织对热处理的负面遗传影响。

再有，通过在钢带成分中添加适量的淬透性元素硼B，提升其淬透性获得硬相组织，如贝氏体或马氏体，由此，保证带钢冲压、热处理后的硬度和耐磨性。

在一些实施例中，步骤S1中在所述加热处理结束时，所述铸坯的表面温度为1200±20℃，由此，采用高温加热为了保证钢带成分中的C、B元素充分固溶于奥氏体，增加淬透性。

在一些实施例中，步骤S1中，采用步进炉对铸坯进行加热处理，加热灵活，加热质量好且操作方便。

在一些实施例中，步骤S1中，所述铸坯在出炉后经高压水处理以除去表面氧化铁皮。在一些优选的实施例中采用高压水除磷箱进行高压水处理，设备简单，容易操作且除磷效果好。

本实施例中开轧温度的确定以保证能获得所需的终轧温度为依据，而终轧温度如果过高，则比较容易得到粗大晶粒组织和较低的强度，反之，如果终轧温度过低，虽会提升强度，但也会降低塑形，因此，本实施例中，在步骤S2中所述粗轧的过程中，控制开轧温度为1100±20℃，终轧温度>1050℃，在所述精轧的过程中，控制开轧温度≥1050℃，终轧温度为885-915℃，由此，有利于在终轧后迅速冷却以获得细的晶粒组织。

在一些实施例中，步骤S2中，所述冷却的方式为层流水冷却与空冷交替冷却。由此，通过上述冷却方式控制卷曲温度，即通过控制卷取温度和钢带的缓冷，保证相变的组织为铁素体和珠光体，并且充分释放钢带内部的温度应力，达到降低带钢硬度的目的。

因此，本实施例所述的园林工具用热轧钢带的制备方法，一方面通过控制轧后卷曲温度，降低钢的内应力以保证钢带在通过冷冲压制备园林工具时的冷冲压性能，另一方面，通过控制轧制过程中的道次压下率以及末道次压下率，使得奥氏体成分变形并产生足够的组织缺陷和相变驱动力，从而细化轧后的铁素体和珠光体，为热处理提供良好的原始组织，减少粗大组织对热处理的负面影响，且通过在钢带成分中添加适量的淬透性元素B，提升其淬透性获得硬相组织，如贝氏体或马氏体，由此，保证带钢冲压、热处理后的硬度和耐磨性，使得本发明所述的园林工具用热轧钢带带钢的抗拉强度≤646MPa(对应硬度为HRB92)，伸长率≥21％，带钢具有良好的强塑性，适合进行冲压处理，且钢带经过冲压、调质处理后的硬度≥52HRC，满足园林用钢的使用要求。

本发明实施例还提供一种园林工具用热轧钢带，采用所述的园林工具用热轧钢带的制备方法制备，且所述园林工具用热轧钢带包括以下质量百分比的成分：C：0.55％-0.60％，Si小于等于0.10，Mn：0.50％-0.70％，Als:0.010％-0.020％，B：0.0012％-0.0020％余量为Fe和不可避免的杂质。

需要说明的是，本实施例中园林工具用热轧钢带中各成分及其含量，能够保证钢带热处理后剪刃表面仍能够获得相应的硬相组织，且有助于提升带钢热处理后的淬硬层，提升硬度、耐磨性能及表面质量。具体地，

C：在热轧过程中带钢表面会因为高温而脱去少量的C含量，因此，在本实施例中，为了保证热处理后剪刃的硬度，控制C含量为0.55％-0.60％；

Als：设计Als为0.015％以上，主要是为了采用Al元素尽可能的脱去钢液中的O元素，减少O元素在高温热处理过程中对带钢表面脱碳的影响，而且Al元素也有助于细化晶粒提升钢板的强韧性，因此，控制Als含量为0.010％-0.020％，优选地，Als含量为0.015％；

Mn：能够通过固溶强化及相变强化有效提高钢的性能，本实施例中，控制Mn含量为0.50％-0.70％；

B：为了提升带钢的淬透性，有助于提升带钢热处理后的淬硬层，提升硬度和耐磨性能，控制0.0012％-0.0020％；

Si：为了降低其对带钢表面氧化铁皮的影响，改善冲压后园林工具的表面质量，控制Si≤0.10。

在一些实施例中，所述园林工具用热轧钢带的的公称厚度为4mm或4.1mm，实际厚度为4.03-4.11mm，适于园林工具的加工。

在一些实施例中，所述园林工具用热轧钢带的抗拉强度为630-646MPa，伸长率为21-27％，且热处理后，所述园林工具用热轧钢带的硬度为52-56HRC。

由此，本实施例所述的园林工具用热轧钢带具有良好的冷冲压性能，且钢带经调质处理后具有合适的硬度和耐磨性，具体地，本发明所述的园林工具用热轧钢带带钢的抗拉强度≤646MPa(对应硬度为HRB92)，伸长率≥21％，带钢具有良好的强塑性，适合进行冲压处理，且钢带经过冲压、调质处理后的硬度≥52HRC，满足现有技术中园林用钢的使用要求。

本发明实施例还提供一种园林工具用热轧钢带的应用，园林工具用热轧钢带采用冷冲压方式制备园林工具。

本实施例中园林工具用热轧钢带采用冷冲压方式制备园林工具，具体地，本实施例中园林工具用热轧钢带经过冲压成型、调质热处理、侧磨和开刃工序制成园林工具。因此，在采用冷冲压方式制备园林工具时，在钢带冲压过程中需要良好的冲压性能，而经冲压后的园林工具经过调质热处理后需要良好的硬度，以便于在侧磨和开刃处理后，剪刃足够的锋利，而且在使用过程中剪刃还应具有良好的韧性以抵抗剪切过程中产生的冲击。因此，本实施例中采用上述园林工具用热轧钢带具有良好的冷冲压性能，且钢带经调质处理后具有合适的硬度和耐磨性，能够满足园林用钢的使用要求。

实施例1

本实施例提供一种园林工具用热轧钢带，包括以下质量百分比的成分：C：0.55％，Si：0.05％，Mn：0.55％，Als:0.035％，B：0.0018％，余量为Fe和不可避免的杂质。本实施例中，园林工具用热轧钢带的厚度为4.06mm。

本实施例中的园林工具用热轧钢带的制备方法包括：

步骤S1：通过钢液连铸以及步进炉加热处理后得到铸坯，且在所述加热处理结束时，所述铸坯的表面温度为1200℃，其中表面温度即表5中加热温度；

步骤S2：将所述热处理铸坯依次进行粗轧、精轧、冷却及卷取后，得到园林工具用热轧钢带，且在所述粗轧和/或所述精轧过程中，道次压下率及道次压下量参见表3和表4，粗轧的过程中，控制开轧温度为1200±20℃，终轧温度>1050℃，在所述精轧的过程中，控制开轧温度≥1050℃，终轧温度为915℃，在所述卷取的过程中的卷取温度为720℃，钢带缓冷时间为48h，参见表2。

实施例2-6与实施例1的区别在于园林工具用热轧钢带中各主要成分的含量及热轧工艺参数，详见表1-表4，其中表3和表4中R1和R2代表粗轧过程中使用两台机架进行轧制，F1-F7代表精轧机组中的每个精轧机，且各个实施例获得的热轧钢带的力学性能及经过冲压、调质处理后的硬度检测结果见表5。

表1各实施例中热轧钢带的实际厚度、化学成分及其质量百分含量(wt％)

表2各实施例中热轧钢带钢轧制过程的温度控制情况

表3各实施例中热轧钢带轧制过程的道次压下量控制情况

表4各实施例中热轧钢带钢轧制过程的道次压下率控制情况

表5各实施例中热轧钢带的力学性能及热处理后的硬度检测结果

通过表5中实施例1-6中热轧钢带的力学性能及热处理后的硬度检测结果可以看出，各个实施例获得的热轧钢带具有良好的冷冲压性能，且钢带经调质处理后具有合适的硬度和耐磨性，具体地，本发明所述的园林工具用热轧钢带带钢的抗拉强度≤646MPa(对应硬度为HRB92)，伸长率≥21％，带钢具有良好的强塑性，适合进行冲压处理，且钢带经过冲压、调质处理后的硬度≥52HRC，便于后续侧磨和开刃处理后剪刃足够的锋利，且保证在使用过程中剪刃具有良好的韧性以抵抗剪切过程中产生的冲击，能够满足现有技术中园林用钢的使用要求。

虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。