CN105018712A - 一种超塑性中碳钢丝的球化退火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超塑性中碳钢丝的球化退火工艺,它包括如下步骤:将钢丝置于热处理炉中,向热处理炉中充入保护气体,再将炉内的温度升至720-740℃,保温3-5h;第一阶段冷却:将炉内的温度以10℃/小时的速度冷却至660-680℃,保温3-5h;第二阶段冷却:继续将炉内的温度以20℃/小时的速度冷却至610-630℃;第三阶段冷却:钢丝自然冷却到常温。采用本发明所述的工艺方法处理后的钢丝金相组织均匀、塑性高、延展性高,适合后续的高难度多次塑性加工成型,产品成型开裂率低。

Description

一种超塑性中碳钢丝的球化退火工艺
[0001] 技术领域:
本发明涉及金属材料的退火工艺,具体涉及一种超塑性中碳钢丝的球化退火工艺。
[0002] 背景技术:
球化退火是改善钢组织与性能的基本途径之一,球化退火的主要目的是使钢铁材料的微观组织中的碳化物球化,降低材料的硬度,提高材料的塑性,降低材料的变形抗力,使材料易于塑性加工成型。超塑性中碳钢丝生产中要获得理想性能和组织,关键是选择适宜的球化退火工艺。
[0003]目前市场上对中碳钢冷镦性能要求较高,因中碳钢含碳量较高,目前传统球化工艺难以满足客户使用需求,中国专利公开了一种中碳钢退火工艺,其专利号为201210313297.8采用的工艺是通过预先增加线材的内部应力,采用预抽真空,充氮气保护气氛,同时控制升加入速度< 150°C /h,降温速度< 50°C /h,720°C保温5小时,空冷到300°C出炉,这种工艺最终的金相组织为F+P球,级别为4-6级,其金相组织不均匀,硬度偏高,韧性差,难以满足对目前冷成型变形量大产品的客户需求,大批中碳钢丝在冷加工成型后出现裂纹,重者直接导致生产的中碳钢丝断裂报废,严重影响中碳钢丝的质量和成材率。
[0004] 发明内容:
本发明的目的是克服现有技术存在的不足,提供一种超塑性中碳钢丝的球化退火工艺,采用本发明所述的工艺方法处理后的超塑性中碳钢丝金相组织均匀、塑性高、延展性高,适合后续的高难度多次塑性加工成型,产品成型开裂率低。
[0005] 本发明的目的通过下述技术方案实现:
一种超塑性中碳钢丝的球化退火工艺,它依次包括如下步骤:
A、将钢丝置于热处理炉中,向热处理炉中充入保护气体,再将炉内的温度升至720-740°C,保温 3-5h ;
B、第一阶段冷却:将炉内的温度以10°C /小时的速度冷却至660-680°C,保温3_5h ;
C、第二阶段冷却:继续将炉内的温度以20°C /小时的速度冷却至610-630°C ;
D、第三阶段冷却:钢丝自然冷却到常温。
[0006] 优选的,它依次包括如下步骤:
A、将钢丝置于热处理炉中,向热处理炉中充入保护气体,再将炉内的温度升至730°C,保温4h ;
B、第一阶段冷却:将炉内的温度以10°C /小时的速度冷却至670°C,保温4h ;
C、第二阶段冷却:继续将炉内的温度以20°C /小时的速度冷却至620°C ;
D、第三阶段冷却:钢丝自然冷却到常温。
[0007] 其中,所述步骤A中,首先向热处理炉中充入纯度为99.99%的工业氮气,当炉内的温度升温至500°C时,关闭工业氮气,向热处理炉中充入甲醇裂解气。
[0008] 其中,所述步骤C结束后,关闭甲醇裂解气,向热处理炉中充入纯度为99.99%的工业氮气。
[0009] 其中,所述步骤A中将炉内的温度以90_120°C /小时的速度升温至720_740°C。
[0010] 其中,所述第一阶段冷却和所述第二阶段冷却是通过风冷的方式进行冷却。
[0011] 其中,所述超塑性中碳钢丝的材质为冷镦用中碳钢SWRCH35K。
[0012] 本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
本发明提供的一种超塑性中碳钢丝的球化退火工艺,首先升温至720-740°C进行保温,因为如果保温温度过高,渗碳体就会均匀溶于奥氏体中,从而形成单一均匀的奥氏体组织,按照球化理论,均匀的奥氏体冷却后转变成粒状渗碳体组织,很难转变成球状渗碳体组织,同理,当保温温度较低时,渗碳体没有被充分溶断,转变后的组织为块状珠光体,且分布不均匀,也很难得到组织均匀的球化珠光体。然后采用第一阶段冷却、第二阶段冷却和第三阶段冷却的缓慢冷却方式,使得渗碳体球化率逐渐升高,均匀度也更好,若冷却速度过快,得到的球化组织不均匀;若冷却速度过慢,原始组织中的片状渗碳体难以破碎,达不到良好的球化效果。综上,本发明采用升温、保温、第一阶段冷却、第二阶段冷却和第三阶段冷却的工艺达到了球化退火效果越好,超塑性中碳钢丝延展性高、硬度低,适合后续的塑性加工成型,产品成型开裂率低的优点,同时该工艺流程简单,对设备要求不高,生产效率高,成本较低;经检测,经过处理的超塑性中碳钢丝可达到如下技术指标:硬度(HV0.3) =120-140 ;抗拉强度:500-550 MPa ;球化级别:5_6级。
[0013] 具体实施方式:
为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0014] 实施例1
一种超塑性中碳钢丝的球化退火工艺,它依次包括如下步骤:
A、将材质为SWRCH35K的钢丝置于热处理炉中,向热处理炉中充入纯度为99.99%的工业氮气,将炉内的温度以90°C /小时的速度升温至500°C时,关闭工艺氮气,向热处理炉中充入甲醇裂解气,继续升温至720°C,保温5h ;
B、第一阶段冷却:将炉内的温度通过风冷的方式以10°C /小时的速度冷却至680°C,保温3h ;
C、第二阶段冷却:继续将炉内的温度通过风冷的方式以20°C /小时的速度冷却至610°C,关闭甲醇裂解气,向热处理炉中充入纯度为99.99%的工业氮气;
D、第三阶段冷却:钢丝自然冷却到常温。
[0015] 将经过本实施例处理过的钢丝进行硬度检验,经检测其维氏硬度为120,抗拉强度为500MPa,球化级别:5级。
[0016] 将经过本实施例处理过的钢丝横向在光学显微镜下(500X)进行金相分析,发现铁素体基体上弥散分布着粒状(或球状)碳化物,并且弥散均匀。
[0017] 总之,采用本发明所述的工艺方法处理后的钢丝金相组织均匀、塑性高、延展性高,适合后续的高难度多次塑性加工成型,产品成型开裂率低。
[0018] 实施例2
一种超塑性中碳钢丝的球化退火工艺,它依次包括如下步骤:
A、将材质为SWRCH35K的钢丝置于热处理炉中,向热处理炉中充入纯度99.99%的工业氮气,再将炉内的温度以110°C /小时的速度升温至500°C时,关闭工艺氮气,向热处理炉中充入甲醇裂解气,继续升温至730°C,保温4h ; B、第一阶段冷却:将炉内的温度通过风冷的方式以10°C/小时的速度冷却至670°C,保温4h ;
C、第二阶段冷却:继续将炉内的温度通过风冷的方式以20°C /小时的速度冷却至620°C,关闭甲醇裂解气,向热处理炉中充入纯度为99.99%的工业氮气;
D、第三阶段冷却:钢丝自然冷却到常温。
[0019] 将经过本实施例处理过的钢丝进行硬度检验,经检测其维氏硬度为131,,抗拉强度为531MPa,球化级别:6级。
[0020] 将经过本实施例处理过的钢丝横向在光学显微镜下(500X)进行金相分析,发现铁素体基体上弥散分布着粒状(或球状)碳化物,并且弥散均匀。
[0021] 总之,采用本发明所述的工艺方法处理后的钢丝金相组织均匀、塑性高、延展性高,适合后续的高难度多次塑性加工成型,产品成型开裂率低。
[0022] 实施例3
一种超塑性中碳钢丝的球化退火工艺,它依次包括如下步骤:
A、将材质为SWRCH35K的钢丝置于热处理炉中,向热处理炉中充入纯度99.99%的工业氮气,将炉内的温度以120°C /小时的速度升温至500°C时,关闭工艺氮气,向热处理炉中充入甲醇裂解气,继续升温至740°C,保温3h ;
B、第一阶段冷却:将炉内的温度通过风冷的方式以10°C /小时的速度冷却至660°C,保温5h ;
C、第二阶段冷却:继续将炉内的温度通过风冷的方式以20°C /小时的速度冷却至630°C,关闭甲醇裂解气,向热处理炉中充入纯度为99.99%的工业氮气;
D、第三阶段冷却:钢丝自然冷却到常温。
[0023] 将经过本实施例处理过的钢丝进行硬度检验,经检测其维氏硬度为140,抗拉强度为550MPa,球化级别:6级。
[0024] 将经过本实施例处理过的钢丝横向在光学显微镜下(500X)进行金相分析,发现铁素体基体上弥散分布着粒状(或球状)碳化物,并且弥散均匀。
[0025] 总之,采用本发明所述的工艺方法处理后的钢丝金相组织均匀、塑性高、延展性高,适合后续的高难度多次塑性加工成型,产品成型开裂率低。
[0026] 上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,因此依本发明申请专利范围所作的等同变化,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种超塑性中碳钢丝的球化退火工艺,其特征在于:它依次包括如下步骤: A、将钢丝置于热处理炉中,向热处理炉中充入保护气体,再将炉内的温度升至720-740°C,保温 3-5h ; B、第一阶段冷却:将炉内的温度以10°C /小时的速度冷却至660-680°C,保温3_5h ; C、第二阶段冷却:继续将炉内的温度以20°C /小时的速度冷却至610-630°C ; D、第三阶段冷却:线材自然冷却到常温。
2.根据权利要求1所述的钢丝的球化退火工艺,其特征在于: A、将钢丝置于热处理炉中,向热处理炉中充入保护气体,将炉内的温度升至730°C,保温4h ; B、第一阶段冷却:将炉内的温度以10°C /小时的速度冷却至670°C,保温4h ; C、第二阶段冷却:继续将炉内的温度以20°C /小时的速度冷却至620°C ; D、第三阶段冷却:钢丝自然冷却到常温。
3.根据权利要求1或2所述的钢丝球化退火工艺,其特征在于:所述步骤A中,首先向热处理炉中充入纯度为99.99%的工业氮气,当炉内的温度升温至500°C时,关闭工业氮气,向热处理炉中充入甲醇裂解气。
4.根据权利要求3所述的钢丝球化退火工艺,其特征在于:所述步骤C结束后,关闭甲醇裂解气,向热处理炉中充入纯度为99.99%的工业氮气。
5.根据权利要求1所述的钢丝球化退火工艺,其特征在于:所述步骤A中将炉内的温度以90-120°C /小时的速度升温至720-740°C。
6.根据权利要求1所述的钢丝球化退火工艺,其特征在于:所述第一阶段冷却和所述第二阶段冷却是通过风冷的方式进行冷却。
7.根据权利要求1所述的钢丝球化退火工艺,其特征在于:所述超塑性中碳钢丝的材质为冷镦用中碳钢SWRCH35K。
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