CN103572024A - 一种紧固件用冷作钢线材的无相变快速软化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紧固件用冷作钢线材的无相变快速软化处理工艺，对冷拉拔变形处理后变形量为5~10%的钢线材进行无相变快速软化处理，包括球化处理工序和冷却处理工序，在所述球化处理工序中，加热温度为650℃~700℃，加热保温时间为20min~60min。本发明工艺为后续冷镦变形提供变形抗力小的球状珠光体组织；与传统制备紧固件冷镦前球化退火相比，具有明显的缩短球化退火时间，提高生产效率、节能减排效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有珠光体+铁素体组织的中碳或中碳合金钢紧固件用线材经过冷拉拔变形后，在低于共析相变的温度下进行快速软化处理的工艺方法，特别涉及到变形量为5%~10%的中碳或中碳合金钢紧固件用线材的无相变快速软化处理工艺方法。
背景技术
紧固件大多数采用热轧中碳或中碳合金钢，对于紧固件头部需要冷镦成型的产品，为防止冷镦时材料硬度高、塑性差造成开裂，同时，也为降低冷镦模具的磨损，所以，要求成型前的组织为球化体。利用变形导致位错密度增加有利于促进碳原子扩散的原理，可以降低球化退火的加热温度，缩短加热时间，实现快速软化的目的。
目前已见对变形量较大（10~30%）的中碳钢采用加热到奥氏体化温度780℃，随后空冷到700℃保温20~40min球化处理的工艺报道，也见对变形量较大的60钢采用700℃加热3~5h的球化处理工艺报道，然而这些工艺对变相量较大的中碳或中碳合金钢球化处理的温度仍然较高，保温时间较长。对于冷拉拔紧固件用线材，由于其变形量较小，目前仍然采用传统球化退火工艺，此工艺周期长，能耗大，不利于节能环保。同时，长时间加热容易造成紧固件钢表面的氧化、脱碳，如果后续机加工没有去除这些表面缺陷，紧固件的疲劳性能将会降低，直接影响产品的使用寿命。因此，对拉拔变形量较小（5~10%）的紧固件，采用较低温度、较短时间的快速无相变软化工艺代替传统球化退火工艺具有良好的工业应用价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，利用小变形冷拉拔增加位错缺陷促进碳原子扩散原理，提供一种能够满足冷镦变形要求的线材无相变快速软化处理工艺方法。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种紧固件用冷作钢线材的无相变快速软化处理工艺，对冷拉拔变形处理后变形量为5~10%的钢线材进行无相变快速软化处理，包括球化处理工序和冷却处理工序，在所述球化处理工序中，加热温度为650℃~700℃，加热保温时间为20min~60min。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，所述变形量9.3%的钢线材，加热温度为650~700℃，加热时间为20~40min。
进一步的，所述变形量7.8%的钢线材，加热温度为650~700℃，加热时间为30~50min。
进一步的，所述变形量5.2%的钢线材，加热温度为650~700℃，加热时间为40~60min。
进一步的，所述冷却处理工序中，采用如下两种冷却方式之一：
（1）先冷却到500℃后再取到空气中冷却至室温；
（2）直接出炉后空冷至室温。
进一步的，所述5~10%的钢线材进行冷拉拔处理时采用连续拉拔方式。
进一步的，所述5~10%的钢线材进行冷拉拔处理时，钢线材的总压缩量由改变拉丝模具的孔径来控制。
进一步的，所述球化处理工序中，所述加热保温时间由连续加热炉长度和钢线材经过加热炉的速率来控制。
进一步的，所述紧固件用冷作钢线材选用中碳或中碳合金钢线材。
进一步的，通过所述工艺得到的钢线材的球状珠光体等级为3~5级，硬度不大于160HB。
本发明的有益效果是：本发明工艺为后续冷镦变形提供变形抗力小的球状珠光体组织；与传统制备紧固件冷镦前球化退火相比，具有明显的缩短球化退火时间，提高生产效率、节能减排效果。试验表明，采用本发明的紧固件用小变形中碳或中碳合金钢线材的无相变快速软化处理工艺，根据变形量和相应退火工艺，所获得的球状珠光体等级和硬度，已经达到了传统球化退火的硬度要求，而且其球化温度显著降低、球化时间比传统球化退火时间缩短了约15倍。
具体实施方式
| 内容 实施例 | 材料 | 材料直径 （mm） | 冷拔变形量 （%） | 冷拔后直径 （mm) | 加热温度 (℃） | 加热保温 时间（min) | 冷却 方式 | 球化 等级 | 硬度 （HB) |
| 实施例1 | 中碳合金钢 | 12 | 10 | 10.80 | 650 | 30 | 随炉降到500℃后再空冷 | 4 | 150 |
| 实施例2 | 中碳合金钢 | 12 | 10 | 10.80 | 680 | 45 | 随炉降到500℃后再空冷 | 3 | 145 |
| 实施例3 | 中碳合金钢 | 12 | 10 | 10.80 | 700 | 50 | 空冷 | 3 | 140 |
| 实施例4 | 中碳合金钢 | 12 | 9.3 | 10.88 | 690 | 20 | 空冷 | 4 | 150 |
| 实施例5 | 中碳合金钢 | 12 | 9.3 | 10.88 | 680 | 30 | 空冷 | 4 | 145 |
| 实施例6 | 中碳合金钢 | 12 | 9.3 | 10.88 | 670 | 40 | 随炉降到500℃后再空冷 | 4 | 155 |
| 实施例7 | 中碳合金钢 | 12 | 9.3 | 10.88 | 680 | 45 | 空冷 | 3 | 145 |
| 实施例8 | 中碳合金钢 | 12 | 7.8 | 11.06 | 690 | 30 | 空冷 | 4 | 150 |
| 实施例9 | 中碳合金钢 | 12 | 7.8 | 11.06 | 680 | 40 | 空冷 | 4 | 145 |
| 实施例10 | 中碳合金钢 | 12 | 7.8 | 11.06 | 670 | 50 | 随炉降到500℃后再空冷 | 5 | 155 |
| 实施例11 | 中碳合金钢 | 12 | 7.8 | 11.06 | 670 | 45 | 随炉降到500℃后再空冷 | 5 | 160 |
| 实施例12 | 中碳合金钢 | 12 | 5.2 | 11.38 | 690 | 40 | 空冷 | 4 | 155 |
| 实施例13 | 中碳合金钢 | 12 | 5.2 | 11.38 | 680 | 50 | 空冷 | 4 | 150 |
| 实施例14 | 中碳合金钢 | 12 | 5.2 | 11.38 | 670 | 60 | 随炉降到500℃后再空冷 | 4 | 155 |
| 实施例15 | 中碳合金钢 | 12 | 5.2 | 11.38 | 670 | 45 | 随炉降到500℃后再空冷 | 5 | 155 |
| 实施例16 | 中碳合金钢 | 12 | 5 | 11.40 | 670 | 30 | 随炉降到500℃后再空冷 | 5 | 160 |
| 实施例17 | 中碳合金钢 | 12 | 5 | 11.40 | 680 | 45 | 空冷 | 5 | 155 |
| 实施例18 | 中碳合金钢 | 12 | 5 | 11.40 | 700 | 50 | 空冷 | 5 | 155 |
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种紧固件用冷作钢线材的无相变快速软化处理工艺，对冷拉拔变形处理后变形量为5~10%的钢线材进行无相变快速软化处理，包括球化处理工序和冷却处理工序，其特征在于：在所述球化处理工序中，加热温度为650℃~700℃，加热保温时间为20min~60min。
2.根据权利要求1所述的一种紧固件用冷作钢线材的无相变快速软化处理工艺，其特征在于：对变形量为9.3%的钢线材，加热温度为650~700℃，加热时间为20~40min。
3.根据权利要求1所述的一种紧固件用冷作钢线材的无相变快速软化处理工艺，其特征在于：对变形量为7.8%的钢线材，加热温度为650~700℃，加热时间为30~50min。
4.根据权利要求1所述的一种紧固件用冷作钢线材的无相变快速软化处理工艺，其特征在于：对变形量为5.2%的钢线材，加热温度为650~700℃，加热时间为40~60min。
5.根据1至4任一项权利要求所述的一种紧固件用冷作钢线材的无相变快速软化处理工艺，其特征在于：所述冷却处理工序中，采用如下两种冷却方式之一：
（1）先冷却到500℃后再取到空气中冷却至室温；
（2）直接出炉后空冷至室温。
6.根据权利要求1所述的一种紧固件用冷作钢线材的无相变快速软化处理工艺，其特征在于：所述5~10%的钢线材进行冷拉拔处理时采用连续拉拔方式。
7.根据权利要求1所述的一种紧固件用冷作钢线材的无相变快速软化处理工艺，其特征在于：所述5~10%的钢线材进行冷拉拔处理时，钢线材的总压缩量由改变拉丝模具的孔径来控制。
8.根据权利要求1所述的一种紧固件用冷作钢线材的无相变快速软化处理工艺，其特征在于：所述球化处理工序中，所述加热保温时间由连续加热炉长度和钢线材经过加热炉的速率来控制。
9.根据权利要求1所述的一种紧固件用冷作钢线材的无相变快速软化处理工艺，其特征在于：所述紧固件用冷作钢线材选用中碳或中碳合金钢线材。
10.根据权利要求1所述的一种紧固件用冷作钢线材的无相变快速软化处理工艺，其特征在于：通过所述工艺得到的钢线材的球状珠光体等级为3~5级，硬度不大于160HB。
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