本发明属于热轧盘条，具体涉及一种8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条及其制造方法。
背景技术：
1、紧固件螺栓广泛应用在机械工业、轨道交通、电力能源、家居生活等领域。目前，国内应用最广的8.8级高强度紧固件螺栓绝大多数为调质型螺栓，即冷镦钢热轧盘条经(球化退火)→拉拔→球化退火→拉拔→冷镦→搓牙工序后，再经过调质处理使钢获得较高强度与韧性的良好配合，才能达到8.8级螺栓性能等级要求。为了克服调质钢需要调质处理而能耗高、工序多和生产周期长等缺陷，希望采用非调质冷镦钢替代调质钢，而钢材的热轧状态直接决定了钢材的使用性能，非调型冷镦钢热轧盘条不经过调质处理直接用于8.8级螺栓制造，对热轧盘条的强度和塑性均提出了更高要求。
2、目前，非调质钢热轧盘条一般通过微合金化，结合优化的热轧工艺和吐丝后斯太尔摩冷却线控冷工艺，来提高热轧盘条的强韧性能，但其强度和塑性不足以满足非调质需求的技术难点和成因在于：
3、（1）为了提高热轧盘条强度，钢种中加入v、ti、nb等微合金成分，通过析出强化和阻止晶粒粗化作用强化盘条，例如：专利cn114653915b公开的一种钢线材及其生产方法，采用c-mn-ti-al成分设计，结合精轧温度为780～830℃的低温轧制和吐丝后缓慢冷却、空冷工艺，获得珠光体以及含量占比≥67%的铁素体微观组织，抗拉强度达660～735mpa，断面收缩率≥55%；一方面，由于缓慢冷却的最高冷却能力有限，以减轻轧机负荷、提高轧制速度为目的的进一步提高轧制温度，会导致吐丝后的相变孕育时间降低，损害盘条塑性，同时盘条仅能缓慢降低至铁素体、珠光体的软相相变温度区间，以提高铁素体含量来提高盘条塑性的方法会导致盘条强度明显降低，ti等微合金元素对盘条的强度提升有限，还会增加制造成本；另一方面，在仅能获得铁素体与珠光体组织的基础上，由于缓冷冷却的最低冷却能力有限，盘条在持续的缓慢冷却过程中，仍难以长时间维持高温状态，晶粒粗化、渗碳体形成和渗碳体片层厚度的增加会加剧片层碳化物熔断难度，且盘条经过珠光体孕育后已处于无法熔断球化的低温状态，会导致材料塑性不足，无法满足螺栓加工的免调质绿色、高效生产。
4、（2）为了提高热轧盘条强度，会通过轧后强冷和保温延迟冷却来细化珠光体片层间距，例如：专利cn114892076a公开的一种8.8级螺栓用非调质热轧盘条的生产方法，采用c-si-mn-v-al成分设计，结合轧后穿水冷却、吐丝后先用风机强冷再进罩延迟冷却的工艺设计，形成更多更细的珠光体组织和含量为35%~45%的铁素体，抗拉强度≥800mpa，断面收缩率≥52％；一方面，穿水冷却会由于产生附着于线材表面的大量气泡干扰传热，增加盘条的力学性能波动，快速风冷时还容易产生马氏体等硬脆相组织的风险，严重危害盘条塑性；另一方面，风冷的最高冷速为10℃/s左右，冷却能力仍不足，会导致铁素体和珠光体的孕育时间相对较短，难以长时间维持高温状态熔断珠光体，而珠光体细化的片层间距会引起盘条塑性降低，亦导致冷镦加工过程开裂风险提高，仅适用于用户小变形量的生产要求，工业适应性窄。
技术实现思路
1、本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一，本发明提供一种8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条及其制造方法，用于制造绿色8.8级非调型螺栓，以满足钢铁行业发展和市场使用需求。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、一种8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条，所述热轧盘条化学成分及质量百分比包括：c：0.26％～0.38％、si：0.15％～0.35％、mn：0.50％～0.80％、al：0.30％～0.55％、p≤0.020％、s≤0.020％、b：0.0015％～0.0025％，其余为fe和不可避免杂质，所述热轧盘条的组织包括体积百分比占60%~69%的回火马氏体、体积百分比占30%~39%的回火贝氏体以及准球化碳化物所组成的混合组织。
4、上述热轧盘条的化学成分及质量百分比设计依据包括：
5、（1）碳：c是钢中最基本有效的强化元素，但随着其含量增大，能显著提高钢材的抗拉强度，但会导致钢材塑性降低，使脱碳敏感性增大，为了兼顾钢的高塑性、保证紧固件螺栓的最终强度级别，因此c的质量百分比控制为0.26％～0.38％。
6、（2）硅：si是钢中主要的脱氧元素，与al元素作用类似，可以作为固溶体硬化元素有助于强度的提高，并抑制在线熔盐淬火处理前期的晶粒粗化，进而抑制渗碳体形成和渗碳体片层的厚度，有利于碳化物向球化转变，进而有助于通过等温回火软化基体组织；但硅过量会导致基体强度过高、对钢的冷塑性变形不利，使冶炼困难和易形成夹杂物，因此si的质量百分比控制为0.15％～0.35％。
7、（3）锰：mn元素可通过固溶强化作用提高盘条的强度级别，但mn含量过高会增加钢的过热敏感性和粗晶风险，对钢的塑性、组织控制均产生不利影响，因此mn的质量百分比控制为0.50％～0.80％。
8、（4）铝：al元素有助于调控基体组织，本发明通过添加含高al元素，在轧制过程中可起到细化晶粒作用；同时高al元素可以限制渗碳体的析出和粗化，有助于在回火及缓冷过程中形成细小准球化析出相，提高盘条的整体强度和塑性，但铝过量会导致增加非金属夹杂和脱碳风险，因此al的质量百分比控制为0.30％～0.55％。
9、（5）硼：b元素可提高材料的淬透性，保证材料的基体强度，提高热轧时的材料强度，但硼含量过高易生产非金属夹杂，会引起脆性和粗晶风险，因此b的质量百分比控制为0.0015％～0.0025％。
10、（6）磷、硫：p元素和s元素属于杂质元素，越低越好，因此控制p≤0.020％、s≤0.020％。
11、上述热轧盘条在采用c-si-mn-al-b成分设计的基础上，进一步调控显微组织，相较现有斯太尔摩风冷热轧盘条的铁素体与珠光体的软相组织，回火马氏体和回火贝氏体保留了淬火马氏体和淬火贝氏体的硬相组织高强度的特点，使盘条具有较高的基体强度以便在免调质处理后达到8.8螺栓性能强度等级和屈强比要求，同时用回火组织有效改善淬火马氏体和淬火贝氏体的塑性，回火马氏体的强度高于回火贝氏体，回火贝氏体的塑性高于回火马氏体，并伴随有碳化物向球化转变，形成准球化碳化物，进一步软化基体组织，综合显著提高盘条塑性，进而在调控组织下保证盘条的强度和塑性匹配，以较高强度、高塑性用于制造绿色8.8级非调型螺栓，以满足钢铁行业发展和市场使用需求。
12、优选的，所述热轧盘条的直径为6.0～13.0mm，抗拉强度为670~730mpa，断面收缩率为71~80%，相较现有8.8级非调质螺栓用热轧盘条在兼顾强度的基础上，能够显著提高塑性，可以用于制造8.8级高强度紧固件螺栓等应用领域，工业适应性更好。
13、一种8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条的制造方法，基于如上所述8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条的化学成分热轧吐丝生产盘条，盘条先经过在线熔盐淬火处理，使盘条按≥45℃/s的冷速降温淬火，形成以淬火马氏体与淬火贝氏体为主的组织，再经过在线熔盐回火调控处理，使盘条升温进行等温回火软化，最后保温缓冷，制为包括60%~69%的回火马氏体、体积百分比占30%~39%的回火贝氏体以及准球化碳化物所组成混合组织的热轧盘条。
14、上述热轧盘条在采用c-si-mn-高al-b成分设计的基础上，热轧吐丝后的盘条直接经过盐浴进行在线熔盐淬火处理，相较现有轧后强冷的穿水冷却方法，可以避免气泡干扰传热，使盘条更均匀地快速冷却至熔盐温度，减小热轧盘条的力学性能波动，相较现有轧后风冷强冷方法，利用熔盐高换热特性，可以显著提高冷速，使盘条按≥45℃/s的冷速降温至淬火马氏体和淬火贝氏体的相变温度区间，进行淬火处理，盘条吐丝后的奥氏体组织充分相变形成淬火马氏体和淬火贝氏体的混合组织，而非铁素体与珠光体的软相混合组织，再通过在线熔盐回火调控处理，使盘条升温进行等温回火，一方面，以淬火马氏体和淬火贝氏体混合组织历经高温回火后，转变为回火马氏体和回火贝氏体所组成的混合组织，可以保留强度特性并改善淬火组织的塑性，另一方面，相较现有进斯太尔摩冷却线保温罩进行缓冷冷却的方法，盘条升温至熔盐温度后可以保持等温的高温状态，而非缓冷冷却的缓慢降温，因此可以具有更长时间的高温状态，能够通过高温进一步软化回火马氏体和回火贝氏体，同时在采用高al成分设计来限制渗碳体的析出和粗化的基础上，能够通过高温使淬火后组织中片状碳化物熔断并向球化转变，形成准球化碳化物而进一步软化基体组织。
15、由于盘条经过在线熔盐回火调控处理后还处于高温状态，再用保温缓冷，可以在兼顾生产成本和效率的基础上，延续在线熔盐回火调控处理后期的回火软化效果，进行持续软化，进一步促进基体组织回火软化和碳化物球化，进而实现热轧盘条的组织调控，形成大部分回火马氏体、小部分回火贝氏体以及准球化碳化物所组成的混合组织，实现热轧盘条的强度和塑性匹配。
16、优选的，所述热轧生产前将钢坯送入加热炉加热，钢坯出加热炉后，用压力≥17mpa的除鳞水去除钢坯表面鳞，用于尽可能的去除出炉后钢坯表面氧化形成的一次鳞，避免氧化层在后续轧制过程中被压入钢坯中影响线材表面质量。
17、优选的，所述热轧生产时控制终轧入口温度为930~960℃，终轧轧制变形量为8~12%，相较现有技术因斯太尔摩冷却线的冷却能力有限，需要采用低温和大变形量轧制来避免铁素体和珠光体孕育时间过短，以及用细化晶粒来提高盘条强度，上述制造方法由于采用在线熔盐淬火处理，具有更快的冷速，使盘条直接降温至淬火马氏体与淬火贝氏体的相变温度区间来提高盘条强度，以及用在线熔盐回火调控处理来改善盘条塑性，可以避免现有风冷强冷产生马氏体缺陷的问题，因此可以打破现有低温和大变形量轧制对8.8级非调型螺栓用热轧盘条制造的限制，用相对更高的终轧入口温度和相对更小的终轧轧制变形量，来减轻轧机负荷、提高轧制速度。
18、优选的，所述在线熔盐淬火处理的熔盐温度控制在250～360℃，淬火处理时间控制在10~30s；在线熔盐淬火处理时，盘条经过熔盐后可以快速由吐丝温度降至熔盐温度，在熔盐温度范围内，熔盐温度越低、淬火处理时间越长，则淬火马氏体含量越高，淬火贝氏体含量下降，而熔盐温度过低则全部转化为淬火马氏体，引起热轧盘条的塑性下降，熔盐温度过高则淬火马氏体含量下降甚至不出现淬火马氏体，引起热轧盘条的强度下降，因此可以通过进一步控制在线熔盐淬火处理的熔盐温度和淬火处理时间，进一步调控盘条组织充分形成淬火马氏体和淬火贝氏体的混合组织，以及调控淬火马氏体与淬火马氏体的比例，为后续升温等温回火作组织上的准备。
19、优选的，所述在线熔盐回火调控处理的熔盐温度控制在570～640℃，回火处理时间控制在500~800s；在线熔盐回火调控处理时，盘条经过熔盐后可以快速由在线熔盐淬火处理的温度升温至熔盐温度，熔盐温度越高、回火处理时间越长则软化和球化加快，引起盘条塑性上升、强度下降，以及所需能耗和制造时间增加，而熔盐温度过低、回火处理时间过短则淬火马氏体和淬火贝氏体未能充分转变至回火组织，碳化物向球化转变效果变差，因此通过进一步控制在线熔盐回火调控处理的熔盐温度和回火处理时间，可以在兼顾生产成本和效率的基础上，调控盘条组织和回火软化效果。
20、优选的，所述在线熔盐淬火处理的熔盐循环量为400~650t/h，由于在线熔盐淬火处理的盘条冷速较快，吐丝后的盘条温度与熔盐温度相差较大，需要用较高的熔盐循环量来控制熔盐温升≤15℃，提高淬火处理精度，同时避免熔盐循环量过大而过度增加能耗和成本。
21、优选的，所述在线熔盐回火调控处理的熔盐循环量为150~300t/h，由于盘条经过在线熔盐淬火处理和在线熔盐回火调控处理的温差相对较小，可以用较低的熔盐循环量来控制熔盐温升≤10℃，提高高温等温回火精度，来降低能耗和制造成本。
22、优选的，所述保温缓冷控制盘条的缓冷速率为0.1~1℃/s，可以使盘条在经过在线熔盐回火调控处理后的高温状态，以缓冷速率持续软化，进一步促进基体组织回火软化和碳化物球化，直至集卷。
23、优选的，所述保温缓冷采用辊道输送盘条进入保温罩，可以通过进一步降低辊道速度至0.02~0.15m/s，达到缓冷速率的控制效果。
24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25、（1）针对现有8.8级高强度紧固件螺栓绝大多数需经调质处理，无法绿色、高效生产的加工制造现状，本发明的一种8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条，采用c-si-mn成分设计、添加高al和适宜的b合金元素，显微组织类型为回火马氏体和回火贝氏体为主以及准球化碳化物所组成的混合组织，产品抗拉强度可以达到670~730mpa，断面收缩率可以达到71~80%，热轧盘条的强度和高塑性匹配，可以用于制造8.8级非调型高强度紧固件螺栓等应用领域，具有更广的工业适应性和良好应用前景。
26、（2）本发明所述8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条的制造方法，选用合适的在线熔盐淬火处理、在线熔盐回火调控处理和保温缓冷工艺设计，可以利用熔盐高换热特性显著提高盘条冷速，充分相变形成淬火马氏体和淬火贝氏体的混合组织，再升温回火保留强度特性并改善淬火组织的塑性，用等温回火延长高温时间，使回火马氏体和回火贝氏体的基体组织软化，并伴随有碳化物向球化转变，显著提高盘条塑性，最后用保温缓冷持续软化，实现组织调控，成功开发了一种8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条，具有良好工业适应性。
27、（3）本发明可以打破现有低温大压下量轧制对8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条制造的限制，选用合适的高温控轧、在线熔盐淬火及回火和辊道保温缓冷工艺设计，可以减轻轧机负荷、提高轧制速度，避免现有风冷强冷产生马氏体缺陷，提高生产效率，具有良好工业适应性。
1.一种8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条，其特征在于，所述热轧盘条化学成分及质量百分比包括：c：0.26％～0.38％、si：0.15％～0.35％、mn：0.50％～0.80％、al：0.30％～0.55％、p≤0.020％、s≤0.020％、b：0.0015％～0.0025％，其余为fe和不可避免杂质，所述热轧盘条的组织包括体积百分比占60%~69%的回火马氏体、体积百分比占30%~39%的回火贝氏体以及准球化碳化物所组成的混合组织。
2.根据权利要求1所述的8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条，其特征在于，所述热轧盘条的直径为6.0～13.0mm，抗拉强度为670~730mpa，断面收缩率为71~80%。
3.一种8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条的制造方法，其特征在于，基于权利要求1所述8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条的化学成分热轧吐丝生产盘条，盘条先经过在线熔盐淬火处理，使盘条按≥45℃/s的冷速降温淬火，形成以淬火马氏体与淬火贝氏体为主的组织，再经过在线熔盐回火调控处理，使盘条升温进行等温回火软化，最后保温缓冷，制为包括60%~69%的回火马氏体、体积百分比占30%~39%的回火贝氏体以及准球化碳化物所组成混合组织的热轧盘条。
4.根据权利要求3所述的8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条的制造方法，其特征在于，所述热轧生产前将钢坯送入加热炉加热，钢坯出加热炉后，用压力≥17mpa的除鳞水去除钢坯表面鳞。
5.根据权利要求3所述的8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条的制造方法，其特征在于，所述热轧生产时控制终轧入口温度为930~960℃，终轧轧制变形量为8~12%。
6.根据权利要求3~5任意一项所述的8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条的制造方法，其特征在于，所述在线熔盐淬火处理的熔盐温度控制在250～360℃，淬火处理时间控制在10~30s；所述在线熔盐回火调控处理的熔盐温度控制在570～640℃，回火处理时间控制在500~800s。
7.根据权利要求6所述的8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条的制造方法，其特征在于，所述在线熔盐淬火处理的熔盐循环量为400~650t/h，控制熔盐温升≤15℃。
8.根据权利要求6所述的8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条的制造方法，其特征在于，所述在线熔盐回火调控处理的熔盐循环量为150~300t/h，控制熔盐温升≤10℃。
9.根据权利要求3~5任意一项所述的8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条的制造方法，其特征在于，所述保温缓冷控制盘条的缓冷速率为0.1~1℃/s。
10.根据权利要求9所述的8.8级非调型螺栓用高塑性热轧盘条的制造方法，其特征在于，所述保温缓冷采用辊道输送盘条进入保温罩，辊道速度为0.02~0.15m/s。
