本發(fā)明涉及線材生產(chǎn)加工領(lǐng)域技術(shù)，尤其是指一種超強度中碳合金鋼材料的生產(chǎn)加工工藝。

背景技術(shù)：

鋼鐵材料是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)材料，在社會發(fā)展的所有基礎(chǔ)材料中，鋼鐵材料所占比例是最高的。隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，鋼鐵消費與生產(chǎn)的速度逐年上升，產(chǎn)能持續(xù)擴大，但我國鋼鐵全行業(yè)一直都處于虧損狀態(tài)，究其深層原因是我國鋼鐵企業(yè)創(chuàng)新能力很弱，造成的結(jié)果是進口大量礦石，粗加工后大量出口，再從國外大量購買高附加值的高檔鋼材。而且我國單位鋼材生產(chǎn)所消耗資源遠遠高于發(fā)達國家，造成煤電資源緊張和嚴(yán)重環(huán)境污染的同時，只賺到微不足道的利潤，同時原材料以低廉的價格運送到國外，使資源銳減外流。在經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的背景下，能源供應(yīng)短缺和環(huán)境污染等問題日益受到重視，由環(huán)境污染造成的人們的身體素質(zhì)逐年下降和疾病多樣化的問題也日益嚴(yán)重。因此，有關(guān)節(jié)能減排和減少污染的科研技術(shù)工作的開展與應(yīng)用變得十分重要，倒逼中國鋼鐵企業(yè)提高產(chǎn)品的附加值，大力發(fā)展高品質(zhì)、高性能鋼材，同時減少能源的投入，加強能源的高效利用。

中碳鋼在低合金化的情況下，具有一定的強度和硬度，可不經(jīng)熱處理，直接使用熱軋材、冷拉材，亦可經(jīng)過熱處理后使用。淬火、回火后的中碳合金鋼具有良好的綜合力學(xué)性能，所以中碳合金鋼被廣泛用于建筑材料、機械零件和緊固件行業(yè)等領(lǐng)域。

目前國內(nèi)市場上很難采購到品種、規(guī)格適宜、質(zhì)量穩(wěn)定的原材料，導(dǎo)致本該在冶金行業(yè)中解決的材料改制等工序轉(zhuǎn)移到高強度螺栓生產(chǎn)行業(yè)中來，不僅浪費了大量的財力、物力，而且導(dǎo)致了原材料的質(zhì)量不穩(wěn)定,從而影響了高強度螺栓的質(zhì)量。目前我國生產(chǎn)的線材制作的螺栓廢品率比較高，8.8-12.9級的高強度螺栓用鋼材大部分都是使用的進口原材料。

隨著汽車、機械、能源、輕工、建筑等各行業(yè)的發(fā)展，對制造各類螺栓的材料性能提出了更高的要求，在降低成本的同時，材料還要具有較輕的重量、較高的強度、可靠的韌性、較強的耐腐蝕性、較長的使用壽命和易加工等更好的性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失，其主要目的是提供一種超強度中碳合金鋼材料的生產(chǎn)加工工藝，其能有效解決現(xiàn)有之線材制作的螺栓廢品率高的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案：

一種超強度中碳合金鋼材料的生產(chǎn)加工工藝，包括有以下步驟：

（1）選材：選用國內(nèi)生產(chǎn)的型號為10b33的材料作為母材；

（2）拉拔：拉拔采取大的總壓縮率和小的部分壓縮率相結(jié)合的原則進行，總壓縮率為60%-80%，部分壓縮率8%-15%；

（3）球化退火：先升溫到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以上30-40℃，保溫3-4小時，然后再以15℃/小時速度冷卻到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以下20-30℃，保溫4-6小時，再隨爐冷卻至530℃出爐；

（4）冷鐓成型：在二模四沖打頭機冷鐓成型，工藝設(shè)計上，在二沖工序頭部成型65%，三沖工序頭部成型90%；

（5）熱處理：采取淬火+高溫回火的方式，先將工將工件加熱到850-880℃，保溫2-3小時，進行油冷，及時將淬火后的工件重新加熱到380-420℃，保溫1-2小時，再進行空冷。

作為一種優(yōu)選方案，所述步驟（3）中球化退火全過程在甲醇氣氛中進行，甲醇氣流量為1.8l/min。

作為一種優(yōu)選方案，所述步驟（4）中鍛造比≥8。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果，具體而言，由上述技術(shù)方案可知：

通過本發(fā)明工藝處理后，鋼鐵材料擁有較高的塑性變形能力，退火組織晶粒均勻，球化率高，無異常組織，鋼鐵材料滿足客戶成型要求，熱處理后螺栓機械性能達到12.9級標(biāo)準(zhǔn)要求。最終的產(chǎn)品缺口敏感性小、高的疲勞強度、斷裂風(fēng)險低，同時具有一定的抗蝕性，通過對合金元素添加的控制，極大的降低材料成本。由以上指標(biāo)可以看出，其各項性能明顯優(yōu)越于目前市場類似產(chǎn)品，可更好的應(yīng)用于建筑、機械零件和緊固件行業(yè)，提高行業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品的使用性能及壽命，具有良好的市場前景，預(yù)計可為公司創(chuàng)造非?？捎^的經(jīng)濟效益。

具體實施方式

本發(fā)明揭示了一種超強度中碳合金鋼材料的生產(chǎn)加工工藝，包括有以下步驟：

（1）選材：選用國內(nèi)生產(chǎn)的型號為10b33的材料作為母材；對合金元素b含量進行優(yōu)化篩選，控制在0.0020-0.0030%，以達到保證其最終產(chǎn)品的機械性能的同時，極大的降低材料成本；同時在進料檢驗時特別對s、p含量嚴(yán)格控制，對化學(xué)成分偏析，內(nèi)部組織狀況、原始尺寸精度以及各種性能波動的穩(wěn)定性方面更為嚴(yán)格控制，以滿足生產(chǎn)的需要。

（2）拉拔：拉拔采取大的總壓縮率和小的部分壓縮率相結(jié)合的原則進行，總壓縮率為60%-80%，部分壓縮率8%-15%；總壓縮率大，其產(chǎn)生的變形量就越大，內(nèi)部組織變化時產(chǎn)生應(yīng)力值就越高，可以為后續(xù)球化退火提供更多的能量，使球化率提高，塑性提高。部分壓縮率小，可使加工過程中鋼絲表面加工硬化程度大幅度降低，提高產(chǎn)品性能穩(wěn)定性。

（3）球化退火：先升溫到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以上30-40℃，保溫3-4小時，然后再以15℃/小時速度冷卻到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以下20-30℃，保溫4-6小時，再隨爐冷卻至530℃出爐；球化退火全過程在甲醇氣氛中進行，甲醇氣流量為1.8l/min。整個過程關(guān)鍵在于對溫度和時間的控制，如果保溫溫度過高、時間過長，滲碳體就會均勻溶于奧氏體中，從而形成單一均勻的奧氏體組織，當(dāng)保溫溫度較低、時間太短時，滲碳體則沒有被充分溶斷，無論哪種情況發(fā)生都很難得到較好的球化組織。

（4）冷鐓成型：在二模四沖打頭機冷鐓成型，工藝設(shè)計上，在二沖工序頭部成型65%，三沖工序頭部成型90%；產(chǎn)品成型的鍛造比≥8。并根據(jù)材料力學(xué)，模擬材料成型過程中的受力情況，在二沖模、三沖模上直接預(yù)制一定的形狀，減輕操作員的勞動強度，提高產(chǎn)品成型的精確度。

（5）熱處理：熱處理：采取淬火+高溫回火的方式，先將工將工件加熱到850-880℃，保溫2-3小時，進行油冷，及時將淬火后的工件重新加熱到380-420℃，保溫1-2小時，再進行空冷。該工序需要將溫度和時間掌控好，溫度過低，則組織內(nèi)應(yīng)力消除不完全，脆性大，韌性小，強度低，溫度過高，則會造成組織粗大，性能不穩(wěn)定。

下面以多個實施例對本發(fā)明作進一步說明：

一種超強度中碳合金鋼材料的生產(chǎn)加工工藝，包括有以下步驟：

（1）選材：選用國內(nèi)生產(chǎn)的型號為10b33的材料作為母材，其b含量在0.0020%；

（2）拉拔：拉拔采取大的總壓縮率和小的部分壓縮率相結(jié)合的原則進行，總壓縮率為70%，部分壓縮率12%；

（3）球化退火：先升溫到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以上35℃，保溫4小時，然后再以15℃/小時速度冷卻到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以下25℃，保溫5小時，再隨爐冷卻至530℃出爐；球化退火全過程在甲醇氣氛中進行，甲醇氣流量為1.8l/min。

（4）冷鐓成型：在二模四沖打頭機冷鐓成型，工藝設(shè)計上，在二沖工序頭部成型65%，三沖工序頭部成型90%；產(chǎn)品成型的鍛造比≥8。

（5）熱處理：采取淬火+高溫回火的方式，先將工件加熱到工件加熱到850℃，保溫2.5小時，確保工件內(nèi)部得到完全淬透后，進行油冷，及時將淬火后的工件重新加熱到420℃，保溫1.5小時，再進行空冷。

實施例2：

一種超強度中碳合金鋼材料的生產(chǎn)加工工藝，包括有以下步驟：

（1）選材：選用國內(nèi)生產(chǎn)的型號為10b33的材料作為母材，其b含量在0.0025%；

（2）拉拔：拉拔采取大的總壓縮率和小的部分壓縮率相結(jié)合的原則進行，總壓縮率為60%，部分壓縮率15%；

（3）球化退火：先升溫到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以上30℃，保溫3.5小時，然后再以15℃/小時速度冷卻到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以下20℃，保溫4小時，再隨爐冷卻至530℃出爐；球化退火全過程在甲醇氣氛中進行，甲醇氣流量為1.8l/min。

（4）冷鐓成型：在二模四沖打頭機冷鐓成型，工藝設(shè)計上，在二沖工序頭部成型65%，三沖工序頭部成型90%；產(chǎn)品成型的鍛造比≥8。

（5）熱處理：采取淬火+高溫回火的方式，先將工件加熱865℃，保溫2小時，確保工件內(nèi)部得到完全淬透后，進行油冷，及時將淬火后的工件重新加熱到400℃，保溫1小時，再進行空冷。

實施例3：

一種超強度中碳合金鋼材料的生產(chǎn)加工工藝，包括有以下步驟：

（1）選材：選用國內(nèi)生產(chǎn)的型號為10b33的材料作為母材，其b含量在0.0030%；

（2）拉拔：拉拔采取大的總壓縮率和小的部分壓縮率相結(jié)合的原則進行，總壓縮率為80%，部分壓縮率8%；

（3）球化退火：先升溫到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以上40℃，保溫3小時，然后再以15℃/小時速度冷卻到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以下30℃，保溫6小時，再隨爐冷卻至530℃出爐；球化退火全過程在甲醇氣氛中進行，甲醇氣流量為1.8l/min。

（4）冷鐓成型：在二模四沖打頭機冷鐓成型，工藝設(shè)計上，在二沖工序頭部成型65%，三沖工序頭部成型90%；產(chǎn)品成型的鍛造比≥8。

（5）熱處理：采取淬火+高溫回火的方式，先將工件加熱到880℃，保溫3小時，確保工件內(nèi)部得到完全淬透后，進行油冷，及時將淬火后的工件重新加熱到420℃，保溫2小時，再進行空冷。

將經(jīng)過上述各個實施例處理后得到的產(chǎn)品進行球化體級別、晶粒度、脫碳層深度、芯部硬度（hv0.3）、金相組織和熱處理后產(chǎn)品級別檢驗，球化體級別、晶粒度、脫碳層深度、芯部硬度（hv0.3）、金相組織和熱處理后產(chǎn)品級別的檢驗方法為現(xiàn)有成熟技術(shù)，在此對球化體級別、晶粒度、脫碳層深度、芯部硬度（hv0.3）、金相組織和熱處理后產(chǎn)品級別的檢驗方法不作詳細敘述，檢驗得到的數(shù)據(jù)如下表所示：

通過本發(fā)明工藝處理后，鋼鐵材料擁有較高的塑性變形能力，退火組織晶粒均勻，球化率高，無異常組織，鋼鐵材料滿足客戶成型要求，熱處理后螺栓機械性能達到12.9級標(biāo)準(zhǔn)要求。最終的產(chǎn)品缺口敏感性小、高的疲勞強度、斷裂風(fēng)險低，同時具有一定的抗蝕性，通過對合金元素添加的控制，極大的降低材料成本。由以上指標(biāo)可以看出，其各項性能明顯優(yōu)越于目前市場類似產(chǎn)品，可更好的應(yīng)用于建筑、機械零件和緊固件行業(yè)，提高行業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品的使用性能及壽命，具有良好的市場前景，預(yù)計可為公司創(chuàng)造非常可觀的經(jīng)濟效益。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制，故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。