CN105177231A - 一种辐条条帽用快削钢的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种辐条条帽用快削钢的热处理工艺，主要包括淬火、氮碳共渗、以及高温回火处理步骤，淬火温度860-880℃；淬火保温时间60-80min/10mm线材直径；淬火后线材冷却至630-650℃；通入氨和吸热式气体进行氮碳共渗；再将线材放入淬火油槽中冷却40-50min/10mm线材直径；最后进行高温回火处理，回火温度500-600℃，回火保温时间为淬火保温时间的2-3倍，降至200℃左右后空冷。本发明根据快削钢的化学成分确定适当的淬火温度以及回火温度，大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度，并根据条帽特点，在淬火处理中复合氮碳共渗处理，能进一步提高次表层硬度，从而提高条帽耐磨性。

Description

一种辐条条帽用快削钢的热处理工艺
技术领域
本发明涉及辐条条帽制造领域，尤其涉及一种辐条条帽用快削钢的热处理工艺。
背景技术
快削钢主要是通过在钢中单独或复合添加如S、P、Pb、Se、Te、Bi等易切削元素来提高材料的切削性能。易切削元素的加入，增加了钢的不纯净度，使材料的基本性能低于基体钢，难以满足对强度、韧性有严格要求的机械结构用钢领域。如硫系切削钢的力学性能各向异性显著，特别是横向冲击韧性比纵向时的显著降低。此外，现有普通快削钢中的易切削元素在钢中以夹杂(如硫系快削钢、钙系快削钢等)或单质(如铅系快削钢)的形式存在，而这些夹杂或单质，在拉伸或负载条件下导致应力集中而形成裂纹，从而导致钢力学性能的下降，尤其是疲劳强度的下降。而辐条条帽作为自行车中的重要零件之一，其质量与力学性能直接影响到车轮的稳定性与条帽自身的使用寿命。
因此，有必要对用于条帽制造的快削钢进行热处理，以提高其冲击韧性和疲劳强度。
发明内容
为了提高条帽的冲击韧性与疲劳强度，本发明对拉丝工艺前的快削钢线材热处理工艺进行了改进，具体技术方案如下：
一种辐条条帽用快削钢的热处理工艺，包括以下步骤：
S1、将工件进行表面清理，清除油污及铁锈；
S2、将快削钢线材进行调质热处理，淬火温度为860-880℃；淬火保温时间为60-80min/10mm线材直径；淬火温度根据快削钢的化学成分确定，以使金属组织全部转化为奥氏体；淬火保温时间根据线材直径确定，淬火保温能使内外温度一致，使显微组织转变完全；
S3、将上述线材预冷2-3h，以200-300℃/h冷却至250-300℃；
S4、将上述线材再投入加热炉中加热，加热至710-720℃；稍微冷却后加热到一个Ac1到AC3之间的温度，有利于提高线材的韧性；
S5、将上述线材预冷10-15min，冷却至630-650℃；通入50％氨+50％吸热式气体进行氮碳共渗1.5-2h；在淬火工艺中复合氮碳共渗处理，可获得更高的次表层硬度及更好的渗层硬度分布，从而进一步提高工件的耐磨性及疲劳强度；
S6、将上述线材放入淬火油槽中冷却40-50min/10mm线材直径，出油温度为180-200℃；
S7、高温回火，回火温度在500-600℃，回火保温时间为淬火保温时间的2-3倍，随后以75-80℃/h降至180-200℃；
S8、出炉空冷再拉丝；
进一步的，淬硬层深度为0.5-1.5mm，淬硬层深度过低会导致线材硬度降低、脆度过高，淬硬层深度过高又不利于线材的易切削性，会影响条帽制备的加工速度。
进一步的，步骤S3、S5、S7中的冷却介质为0.05-0.6Mpa的压缩空气，冷却方式为空气喷射冷却，可控性好。
进一步的，所述回火温度为530-550℃，有利于减小或消除淬火钢件中的内应力，此回火温度下的线材韧性最佳。
本发明的有益效果在于：根据快削钢的化学成分确定适当的淬火温度以及回火温度，大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度，并根据条帽特点，在淬火处理中复合氮碳共渗处理，能进一步提高次表层硬度，从而提高条帽耐磨性。
具体实施方式
本实施例以处理16mm的快削钢线材为例对本发明做进一步的说明。
一种辐条条帽用快削钢的热处理工艺，包括以下步骤：
S1、将工件进行表面清理，清除油污及铁锈；本实施例中可以采用超声波清洗机清洗，速度快、清洁能力强；
S2、将快削钢线材进行调质热处理，淬火温度为860℃；淬火保温时间为2h；淬火温度根据快削钢的化学成分确定，以使金属组织全部转化为奥氏体；淬火保温时间根据线材直径确定，淬火保温能使内外温度一致，使显微组织转变完全；
S3、将上述线材以250℃/h冷却至300℃；
S4、将上述线材再投入加热炉中加热，加热至720±2℃；稍微冷却后加热到一个Ac1到AC3之间的温度，有利于提高线材的韧性；
S5、将上述线材预冷15min，冷却至630℃；通入50％氨+50％吸热式气体进行氮碳共渗2h；在淬火工艺中复合氮碳共渗处理，可获得更高的次表层硬度及更好的渗层硬度分布，从而进一步提高工件的耐磨性及疲劳强度；
S6、将上述线材放入淬火油槽中冷却72min，出油温度为180-200℃；
S7、高温回火，回火温度在530-550℃，回火保温时间为5h，随后以80℃/h降至180-200℃；
S8、出炉空冷再拉丝；
淬硬层深度为不低于1mm，淬硬层深度过低会导致线材硬度降低、脆度过高，淬硬层深度过高又不利于线材的易切削性，会影响条帽制备的加工速度。
步骤S3、S5、S7中的冷却介质为0.05-0.6Mpa的压缩空气，冷却方式为空气喷射冷却，可控性好。
本实施例采用GB288-1987的静拉伸试验方法进行试验，得出本实施例的线材强度大于520mpa，屈服强度大于350mpa，延伸率大于30％，收缩率大于60％，采用经过本发明的热处理工艺的线材制备的辐条条帽，采用ASTMB117进行48h的连续盐雾腐蚀试验，条帽表面没有明显腐蚀迹象。
以上述依据本发明理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种辐条条帽用快削钢的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将工件进行表面清理，清除油污及铁锈；
S2、将快削钢线材进行调质热处理，淬火温度为860-880℃；淬火保温时间为60-80min/10mm线材直径；
S3、将上述线材预冷2-3h，以200-300℃/h冷却至250-300℃；
S4、将上述线材再投入加热炉中加热，加热至710-720℃；
S5、将上述线材预冷10-15min，冷却至630-650℃；通入50％氨+50％吸热式气体进行氮碳共渗1.5-2h；
S6、将上述线材放入淬火油槽中冷却40-50min/10mm线材直径，出油温度为180-200℃；
S7、高温回火，回火温度在500-600℃，回火保温时间为淬火保温时间的2-3倍，随后以75-80℃/h降至180-200℃；
S8、出炉空冷再拉丝。
2.如权利要求1所述的一种辐条条帽用快削钢的热处理工艺，其特征在于：淬硬层深度为0.5-1.5mm。
3.如权利要求1所述的一种辐条条帽用快削钢的热处理工艺，其特征在于：步骤S3、S5、S7中的冷却介质为0.05-0.6Mpa的压缩空气，冷却方式为空气喷射冷却。
4.如权利要求1所述的一种辐条条帽用快削钢的热处理工艺，其特征在于：所述回火温度为530-550℃。
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