一種超塑性中碳鋼絲的球化退火工藝的制作方法
【專利說明】
[0001]技術領域:
本發明涉及金屬材料的退火工藝，具體涉及一種超塑性中碳鋼絲的球化退火工藝。
[0002]【背景技術】:
球化退火是改善鋼組織與性能的基本途徑之一，球化退火的主要目的是使鋼鐵材料的微觀組織中的碳化物球化，降低材料的硬度，提高材料的塑性，降低材料的變形抗力，使材料易于塑性加工成型。超塑性中碳鋼絲生產中要獲得理想性能和組織，關鍵是選擇適宜的球化退火工藝。
[0003]目前市場上對中碳鋼冷鐓性能要求較高，因中碳鋼含碳量較高，目前傳統球化工藝難以滿足客戶使用需求，中國專利公開了一種中碳鋼退火工藝，其專利號為201210313297.8采用的工藝是通過預先增加線材的內部應力，采用預抽真空，充氮氣保護氣氛，同時控制升加入速度< 150°C /h,降溫速度< 50°C /h，720°C保溫5小時，空冷到300°C出爐，這種工藝最終的金相組織為F+P球，級別為4-6級，其金相組織不均勻，硬度偏高，韌性差，難以滿足對目前冷成型變形量大產品的客戶需求，大批中碳鋼絲在冷加工成型后出現裂紋，重者直接導致生產的中碳鋼絲斷裂報廢，嚴重影響中碳鋼絲的質量和成材率。
[0004]
【發明內容】
:
本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種超塑性中碳鋼絲的球化退火工藝，采用本發明所述的工藝方法處理后的超塑性中碳鋼絲金相組織均勻、塑性高、延展性高，適合后續的高難度多次塑性加工成型，產品成型開裂率低。
[0005]本發明的目的通過下述技術方案實現:
一種超塑性中碳鋼絲的球化退火工藝，它依次包括如下步驟:
A、將鋼絲置于熱處理爐中，向熱處理爐中充入保護氣體，再將爐內的溫度升至720-740°C，保溫 3-5h ；
B、第一階段冷卻:將爐內的溫度以10°C/小時的速度冷卻至660-680°C，保溫3_5h ；
C、第二階段冷卻:繼續將爐內的溫度以20°C/小時的速度冷卻至610-630°C ；
D、第三階段冷卻:鋼絲自然冷卻到常溫。
[0006]優選的，它依次包括如下步驟:
A、將鋼絲置于熱處理爐中，向熱處理爐中充入保護氣體，再將爐內的溫度升至730°C，保溫4h ；
B、第一階段冷卻:將爐內的溫度以10°C/小時的速度冷卻至670°C，保溫4h ；
C、第二階段冷卻:繼續將爐內的溫度以20°C/小時的速度冷卻至620°C ；
D、第三階段冷卻:鋼絲自然冷卻到常溫。
[0007]其中，所述步驟A中，首先向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業氮氣，當爐內的溫度升溫至500°C時，關閉工業氮氣，向熱處理爐中充入甲醇裂解氣。
[0008]其中，所述步驟C結束后，關閉甲醇裂解氣，向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業氮氣。
[0009]其中，所述步驟A中將爐內的溫度以90_120°C /小時的速度升溫至720_740°C。
[0010]其中，所述第一階段冷卻和所述第二階段冷卻是通過風冷的方式進行冷卻。
[0011]其中，所述超塑性中碳鋼絲的材質為冷鐓用中碳鋼SWRCH35K。
[0012]本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果:
本發明提供的一種超塑性中碳鋼絲的球化退火工藝，首先升溫至720-740°C進行保溫，因為如果保溫溫度過高，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，按照球化理論，均勻的奧氏體冷卻后轉變成粒狀滲碳體組織，很難轉變成球狀滲碳體組織，同理，當保溫溫度較低時，滲碳體沒有被充分溶斷，轉變后的組織為塊狀珠光體，且分布不均勻，也很難得到組織均勻的球化珠光體。然后采用第一階段冷卻、第二階段冷卻和第三階段冷卻的緩慢冷卻方式，使得滲碳體球化率逐漸升高，均勻度也更好，若冷卻速度過快，得到的球化組織不均勻；若冷卻速度過慢，原始組織中的片狀滲碳體難以破碎，達不到良好的球化效果。綜上，本發明采用升溫、保溫、第一階段冷卻、第二階段冷卻和第三階段冷卻的工藝達到了球化退火效果越好，超塑性中碳鋼絲延展性高、硬度低，適合后續的塑性加工成型，產品成型開裂率低的優點，同時該工藝流程簡單，對設備要求不高，生產效率高，成本較低；經檢測，經過處理的超塑性中碳鋼絲可達到如下技術指標:硬度(HV0.3) =120-140 ;抗拉強度:500-550 MPa ;球化級別:5_6級。
[0013]【具體實施方式】:
為了便于本領域技術人員的理解，下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0014]實施例1
一種超塑性中碳鋼絲的球化退火工藝，它依次包括如下步驟:
A、將材質為SWRCH35K的鋼絲置于熱處理爐中，向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業氮氣，將爐內的溫度以90°C /小時的速度升溫至500°C時，關閉工藝氮氣，向熱處理爐中充入甲醇裂解氣，繼續升溫至720°C，保溫5h ；
B、第一階段冷卻:將爐內的溫度通過風冷的方式以10°C/小時的速度冷卻至680°C，保溫3h ；
C、第二階段冷卻:繼續將爐內的溫度通過風冷的方式以20°C/小時的速度冷卻至610°C，關閉甲醇裂解氣，向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業氮氣；
D、第三階段冷卻:鋼絲自然冷卻到常溫。
[0015]將經過本實施例處理過的鋼絲進行硬度檢驗，經檢測其維氏硬度為120，抗拉強度為500MPa，球化級別:5級。
[0016]將經過本實施例處理過的鋼絲橫向在光學顯微鏡下(500X)進行金相分析，發現鐵素體基體上彌散分布著粒狀(或球狀)碳化物，并且彌散均勻。
[0017]總之，采用本發明所述的工藝方法處理后的鋼絲金相組織均勻、塑性高、延展性高，適合后續的高難度多次塑性加工成型，產品成型開裂率低。
[0018]實施例2
一種超塑性中碳鋼絲的球化退火工藝，它依次包括如下步驟:
A、將材質為SWRCH35K的鋼絲置于熱處理爐中，向熱處理爐中充入純度99.99%的工業氮氣，再將爐內的溫度以110°C /小時的速度升溫至500°C時，關閉工藝氮氣，向熱處理爐中充入甲醇裂解氣，繼續升溫至730°C，保溫4h ； B、第一階段冷卻:將爐內的溫度通過風冷的方式以10°C/小時的速度冷卻至670°C，保溫4h ；
C、第二階段冷卻:繼續將爐內的溫度通過風冷的方式以20°C/小時的速度冷卻至620°C，關閉甲醇裂解氣，向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業氮氣；
D、第三階段冷卻:鋼絲自然冷卻到常溫。
[0019]將經過本實施例處理過的鋼絲進行硬度檢驗，經檢測其維氏硬度為131，，抗拉強度為531MPa，球化級別:6級。
[0020]將經過本實施例處理過的鋼絲橫向在光學顯微鏡下(500X)進行金相分析，發現鐵素體基體上彌散分布著粒狀(或球狀)碳化物，并且彌散均勻。
[0021]總之，采用本發明所述的工藝方法處理后的鋼絲金相組織均勻、塑性高、延展性高，適合后續的高難度多次塑性加工成型，產品成型開裂率低。
[0022]實施例3
一種超塑性中碳鋼絲的球化退火工藝，它依次包括如下步驟:
A、將材質為SWRCH35K的鋼絲置于熱處理爐中，向熱處理爐中充入純度99.99%的工業氮氣，將爐內的溫度以120°C /小時的速度升溫至500°C時，關閉工藝氮氣，向熱處理爐中充入甲醇裂解氣，繼續升溫至740°C，保溫3h ；
B、第一階段冷卻:將爐內的溫度通過風冷的方式以10°C/小時的速度冷卻至660°C，保溫5h ；
C、第二階段冷卻:繼續將爐內的溫度通過風冷的方式以20°C/小時的速度冷卻至630°C，關閉甲醇裂解氣，向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業氮氣；
D、第三階段冷卻:鋼絲自然冷卻到常溫。
[0023]將經過本實施例處理過的鋼絲進行硬度檢驗，經檢測其維氏硬度為140，抗拉強度為550MPa，球化級別:6級。
[0024]將經過本實施例處理過的鋼絲橫向在光學顯微鏡下(500X)進行金相分析，發現鐵素體基體上彌散分布著粒狀(或球狀)碳化物，并且彌散均勻。
[0025]總之，采用本發明所述的工藝方法處理后的鋼絲金相組織均勻、塑性高、延展性高，適合后續的高難度多次塑性加工成型，產品成型開裂率低。
[0026]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，因此依本發明申請專利范圍所作的等同變化，都包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種超塑性中碳鋼絲的球化退火工藝，其特征在于:它依次包括如下步驟: A、將鋼絲置于熱處理爐中，向熱處理爐中充入保護氣體，再將爐內的溫度升至720-740°C，保溫 3-5h ； B、第一階段冷卻:將爐內的溫度以10°C/小時的速度冷卻至660-680°C，保溫3_5h ； C、第二階段冷卻:繼續將爐內的溫度以20°C/小時的速度冷卻至610-630°C ； D、第三階段冷卻:線材自然冷卻到常溫。2.根據權利要求1所述的鋼絲的球化退火工藝，其特征在于: A、將鋼絲置于熱處理爐中，向熱處理爐中充入保護氣體，將爐內的溫度升至730°C，保溫4h ； B、第一階段冷卻:將爐內的溫度以10°C/小時的速度冷卻至670°C，保溫4h ； C、第二階段冷卻:繼續將爐內的溫度以20°C/小時的速度冷卻至620°C ； D、第三階段冷卻:鋼絲自然冷卻到常溫。3.根據權利要求1或2所述的鋼絲球化退火工藝，其特征在于:所述步驟A中，首先向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業氮氣，當爐內的溫度升溫至500°C時，關閉工業氮氣，向熱處理爐中充入甲醇裂解氣。4.根據權利要求3所述的鋼絲球化退火工藝，其特征在于:所述步驟C結束后，關閉甲醇裂解氣，向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業氮氣。5.根據權利要求1所述的鋼絲球化退火工藝，其特征在于:所述步驟A中將爐內的溫度以90-120°C /小時的速度升溫至720-740°C。6.根據權利要求1所述的鋼絲球化退火工藝，其特征在于:所述第一階段冷卻和所述第二階段冷卻是通過風冷的方式進行冷卻。7.根據權利要求1所述的鋼絲球化退火工藝，其特征在于:所述超塑性中碳鋼絲的材質為冷鐓用中碳鋼SWRCH35K。
【專利摘要】本發明公開了一種超塑性中碳鋼絲的球化退火工藝，它包括如下步驟：將鋼絲置于熱處理爐中，向熱處理爐中充入保護氣體，再將爐內的溫度升至720-740℃，保溫3-5h；第一階段冷卻：將爐內的溫度以10℃/小時的速度冷卻至660-680℃，保溫3-5h；第二階段冷卻：繼續將爐內的溫度以20℃/小時的速度冷卻至610-630℃；第三階段冷卻：鋼絲自然冷卻到常溫。采用本發明所述的工藝方法處理后的鋼絲金相組織均勻、塑性高、延展性高，適合后續的高難度多次塑性加工成型，產品成型開裂率低。
【IPC分類】C21D9/52, C21D1/32
【公開號】CN105018712
【申請號】CN201410162530
【發明人】王福安, 王斯華
【申請人】東莞市科力鋼鐵線材有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2014年4月23日