CN110144532A - 一种中高碳锯片用钢淬火新工艺及其中高碳钢锯片 - Google Patents

一种中高碳锯片用钢淬火新工艺及其中高碳钢锯片 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种中高碳锯片用钢淬火新工艺，包括前处理、淬火加热和淬火喷油冷却处理；所述前处理是在进行淬火加热前用饱和氯化钠溶液处理锯片用钢表面，所述冷却处理是采用淬火喷油进行冷却。本发明开创性地采用氯化钠饱和溶液对锯片用钢进行加热前处理，有效解决淬火变形和淬火软点等问题；提高淬火成功率，获得的锯片产品组织单一，马氏体含量高达90％以上，显著提升了产品质量；本发明的工艺简单、经济、实用、操作简便，不会对环境造成污染。

Description

一种中高碳锯片用钢淬火新工艺及其中高碳钢锯片
技术领域
本发明属于热轧圆锯片用钢热处理技术领域，特别涉及一种中高碳锯片用钢淬火新工艺及其中高碳钢锯片。
背景技术
国内大型锯片厂大多采用辊底式加热炉加热结合喷油加压淬火冷却工艺进行锯片热处理加工，但在进行热处理的过程中，极易出现马氏体转变不完全，马氏体转变量不足等问题，从而导致淬火变形、淬火软点、回火变形等现象。有时甚至进行二次淬火、二次回火都无法解决问题，从而增加锯片厂的生产成本、延长交货周期、产品质量也难以得到保证。这是由于锯片在淬火冷却后表面局部覆盖有100um左右的氧化铁皮，氧化铁皮的热传导系数远小于钢的热传导系数，在淬火冷却过程中，氧化铁皮严重阻碍了锯片基体热传导，热量难以及时扩散到冷却介质中去，冷却速度小于临界淬火冷却速度，从而导致锯片在喷油的冷却过程中难以发生马氏体转变，影响锯片的各项力学性能。
因此，在现有的原材料不变、不改进工艺设备、不增加锯片厂的成本的基础上解决厚规格锯片钢的淬火变形、淬火软点等问题显得十分必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中高碳锯片用钢淬火新工艺，旨在解决现有技术中氧化铁皮粘附在钢板表面阻止淬火冷却的技术问题。
本发明的另一目的在于提供一种中高碳钢锯片。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
提供一种中高碳锯片用钢淬火新工艺，包括前处理、淬火加热和淬火喷油冷却处理；所述前处理是在进行淬火加热前用饱和氯化钠溶液处理锯片用钢表面，所述冷却处理是采用淬火喷油进行冷却。
本发明的锯片用钢经饱和氯化钠溶液处理，在加热后氯化钠颗粒能够附着于灼热的淬火件表面，剧烈爆炸成雾状，表面的氧化铁皮将不再粘附钢板表面，下表面的氧化铁皮在重力的作用下自动脱落，上表面的氧化铁皮被炸得非常松软，在经过喷油冷却后全部被冲刷干净，从而有效解决因为氧化铁皮粘附在钢板表面阻止淬火冷却的问题。
进一步地，所述饱和氯化钠溶液的浓度为24～28％。
进一步地，所述饱和氯化钠溶液的浓度为25～26％。
进一步地，所述中高碳锯片用钢包括以下质量分数的合金成分：C 0.3～0.9％，Si0.15～0.4％，Mn 0.5～2％，Ni 0～0.25％，Cr 0～2％，Mo 0～1％，Fe 余量。
进一步地，所述中高碳锯片用钢淬火新工艺包括以下步骤：
S1.配制氯化钠溶液，备用；
S2.前处理：将步骤S1配制的饱和氯化钠溶液均匀涂刷在锯片用钢的表面上；
S3.淬火加热：将经过步骤S2处理的锯片用钢置于加热炉中进行淬火加热，直至锯片用钢充分均热；
S4.冷却处理：将均热后的锯片用钢进行淬火喷油冷却处理。
进一步地，步骤S2中，所述饱和氯化钠溶液的用量为150～280mL/m2。
为了有效防止奥氏体晶粒成长过大，进一步地，步骤S3中，所述淬火加热温度为830～860℃，加热时间按0.5mm/min计算。
进一步地，步骤S4中，所述淬火喷油时间为40～60s。在该淬火喷油时间范围内，能够有效避免由于冷却应力过大而导致的锯片变形或开裂。
本发明还提供一种中高碳钢锯片，所述中高碳钢锯片通过上述的淬火新工艺处理所得。
进一步地，所述中高碳锯片用钢的厚度为1.5～15mm，宽度为300～5000mm。
本发明提供的中高碳锯片用钢淬火新工艺的有益效果在于：
本发明采用的氯化钠性能稳定，在淬火加热的过程中也不发生任何化学反应，同时在淬火的过程中还可以作为淬火剂破坏淬火油与钢板之间的蒸汽膜，增加导热性，进一步提高材料的淬火效果。
本发明开创性地在加热前采用氯化钠饱和溶液处理锯片用钢，有效提高淬火成功率，获得的锯片产品组织单一，马氏体含量高达90％以上；仅需一次回火即可达到锯片的平整度和端跳值要求，无需进行二次淬火、二次回火来调整组织状态，便于工人调整锯片的应力，大大减轻了劳动强度和劳动时间，能够缩短客户的交货周期5～7天，显著提升了产品质量。
本发明采用氯化钠饱和溶液对锯片用钢进行加热前处理，工艺简单、经济、实用、操作简便，不会对环境造成污染；本发明的淬火新工艺不但解决了长期以来困扰锯片厂厚规格锯片的淬火问题，而且还可应用于薄规格锯片，有效提高薄规格锯片的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是采用氯化钠饱和溶液对锯片用刚进行加热前处理的淬火态组织结构图。
图2是未对锯片用钢进行加热前处理的淬火态组织结构图。
图3是本发明中淬火新工艺的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了说明本发明所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。
实施例1
本实施例提供一种中高碳锯片用钢淬火新工艺，包括以下步骤：
S1.在一个敞口容器中加入10kg纯净水，然后在水中加入3.16kg氯化钠晶体，并不断搅拌直至氯化钠晶体全部溶解，配制成浓度为24％的饱和氯化钠溶液，备用；
S2.前处理：将步骤S1配制的饱和氯化钠溶液均匀涂刷在锯片用钢的上下表面，氯化钠溶液用量为150mL/m2；
S3.淬火加热：将经过步骤S2处理的锯片用钢置于加热炉中进行淬火加热，加热温度为830℃，加热时间为0.5mm/min，直至锯片用钢充分均热；
S4.冷却处理：将均热后的锯片用钢进行淬火喷油冷却处理，冷却处理时间为60s。
其中，上述中高碳锯片用钢包括以下质量分数的合金成分：C 0.3％，Si 0.15％，Mn 0.5％，Ni 0.25％，Cr 2％，Mo 1％，Fe 余量；上述中高碳锯片用钢的厚度为10mm，宽度为500mm。
实施例2
本实施例提供一种中高碳锯片用钢淬火新工艺，包括以下步骤：
S1.在一个敞口容器中加入10kg纯净水，然后在水中加入3.33kg氯化钠晶体，并不断搅拌直至氯化钠晶体全部溶解，配制成浓度为25％的饱和氯化钠溶液，备用；
S2.前处理：将步骤S1配制的饱和氯化钠溶液均匀涂刷在锯片用钢的上下表面，氯化钠溶液用量为280mL/m2；
S3.淬火加热：将经过步骤S2处理的锯片用钢置于加热炉中进行淬火加热，加热温度为840℃，加热时间为0.5mm/min，直至锯片用钢充分均热；
S4.冷却处理：将均热后的锯片用钢进行淬火喷油冷却处理，冷却处理时间为45s。
其中，上述中高碳锯片用钢包括以下质量分数的合金成分：C 0.9％，Si 0.4％，Mn2％，Fe 余量；上述中高碳锯片用钢的厚度为5mm，宽度为1000mm。
实施例3
本实施例提供一种中高碳锯片用钢淬火新工艺，包括以下步骤：
S1.在一个敞口容器中加入10kg纯净水，然后在水中加入3.51kg氯化钠晶体，并不断搅拌直至氯化钠晶体全部溶解，配制成浓度为26％的饱和氯化钠溶液，备用；
S2.前处理：将步骤S1配制的饱和氯化钠溶液均匀涂刷在锯片用钢的上下表面，氯化钠溶液用量为200mL/m2；
S3.淬火加热：将经过步骤S2处理的锯片用钢置于加热炉中进行淬火加热，加热温度为850℃，加热时间为0.5mm/min，直至锯片用钢充分均热；
S4.冷却处理：将均热后的锯片用钢进行淬火喷油冷却处理，冷却处理时间为50s。
其中，上述中高碳锯片用钢包括以下质量分数的合金成分：C 0.5％，Si 0.2％，Mn1％，Ni 0.15％，Cr 1％，Mo 0.5％，Fe 余量；上述中高碳锯片用钢的厚度为2mm，宽度为800mm。
实施例4
本实施例提供一种中高碳锯片用钢淬火新工艺，包括以下步骤：
S1.在一个敞口容器中加入10kg纯净水，然后在水中加入3.89kg氯化钠晶体，并不断搅拌直至氯化钠晶体全部溶解，配制成浓度为28％的饱和氯化钠溶液，备用；
S2.前处理：将步骤S1配制的饱和氯化钠溶液均匀涂刷在锯片用钢的上下表面，氯化钠溶液用量为240mL/m2；
S3.淬火加热：将经过步骤S2处理的锯片用钢置于加热炉中进行淬火加热，加热温度为860℃，加热时间为0.5mm/min，直至锯片用钢充分均热；
S4.冷却处理：将均热后的锯片用钢进行淬火喷油冷却处理，冷却处理时间为40s。
其中，上述中高碳锯片用钢包括以下质量分数的合金成分：C 0.8％，Si 0.3％，Mn1.5％，Ni 0.2％，Fe 余量；上述中高碳锯片用钢的厚度为12mm，宽度为3000mm。
对比例1
本对比例提供一种中高碳锯片用钢淬火工艺，具体操作步骤参照实施例1，与实施例1的不同之处在于，在加热前未用氯化钠饱和溶液对中高碳锯片用刚进行处理。
分别观察实施例2和对比例1经过淬火工艺处理后的中高碳锯片用钢淬火态组织结构，具体观察结果分别见图1和图2。
经过观察与对比分析图1～2可知，在加热处理前用氯化钠饱和溶液对锯片用钢进行处理，淬火冷却后的产品得到了理想中的马氏体组织，且组织单一，性能稳定；而加热前未用氯化钠溶液进行处理的锯片用钢，由于表面有氧化铁皮阻碍了热传导，淬火冷却时发生了贝氏体或珠光体等转变，最终得到的产品具有马氏体、贝氏体和索氏体等不同组织，而奥氏体转变为不同的组织之间的体积变化不一致，奥氏体→马氏体：4.64-0.53ω(C)；奥氏体→贝氏体：4.64-1.43ω(C)；奥氏体→珠光体：4.64-2.21ω(C)。若产生不同的组织，必将因体积变化不同导致组织应力，从而导致锯片整体变形。
分别对实施例1～4以及对比例1中经过淬火处理的锯片用刚各项性能进行检测，包括洛氏硬度、不平度等，具体检测结果见表1。
表1
洛氏硬度,HRC 不平度,mm/m
实施例1 60 2
实施例2 64 1
实施例3 62 1.2
实施例4 61 1.5
对比例1 45 5.6
采用饱和NaCl溶液处理的锯片，由于没有氧化铁皮阻止导热，淬火冷却后得到了理想中马氏体组织，锯片硬度高且非常均匀，HRC＝62±2，不平度≤2mm/m；而采用饱和NaCl溶液处理的锯片，由于表面有氧化铁皮阻碍了热传导，淬火冷却时发生了贝氏体或者珠光体转变，锯片整体硬度HRC≤59且极易出现局部软点，局部硬度HRC＝35～50之间，不平度≥5mm/m。
本发明开创性地在加热前采用氯化钠饱和溶液处理锯片用钢，有效提高淬火成功率，获得的锯片产品组织单一，马氏体含量高达90％以上；仅需一次回火即可达到锯片的平整度和端跳值要求，无需进行二次淬火、二次回火来调整组织状态，便于工人调整锯片的应力，大大减轻了劳动强度和劳动时间，能够缩短客户的交货周期5～7天，显著提升了产品质量。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种中高碳锯片用钢淬火新工艺，其特征在于，包括前处理、淬火加热和冷却处理；所述前处理是在进行淬火加热前用饱和氯化钠溶液处理锯片用钢表面，所述冷却处理是采用淬火喷油进行冷却。
2.如权利要求1所述的中高碳锯片用钢淬火新工艺，其特征在于，所述饱和氯化钠溶液的浓度为24～28％。
3.如权利要求2所述的中高碳锯片用钢淬火新工艺，其特征在于，所述饱和氯化钠溶液的浓度为25～26％。
4.如权利要求1所述的中高碳锯片用钢淬火新工艺，其特征在于，所述中高碳锯片用钢包括以下质量分数的合金成分：C 0.3～0.9％，Si 0.15～0.4％，Mn 0.5～2％，Ni 0～0.25％，Cr 0～2％，Mo 0～1％，Fe余量。
5.如权利要求1～4任一项所述的中高碳锯片用钢淬火新工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1.配制氯化钠溶液，备用；
S2.前处理：将步骤S1配制的饱和氯化钠溶液均匀涂刷在锯片用钢的表面上；
S3.淬火加热：将经过步骤S2处理的锯片用钢置于加热炉中进行淬火加热，直至锯片用钢充分均热；
S4.淬火喷油冷却处理：将均热后的锯片用钢进行淬火喷油冷却处理。
6.如权利要求4所述的中高碳锯片用钢淬火新工艺，其特征在于，所述S2中，所述饱和氯化钠溶液的用量为150～280mL/m2。
7.如权利要求4所述的中高碳锯片用钢淬火新工艺，其特征在于，步骤S3中，所述淬火加热温度为830～860℃，加热时间按0.5mm/min计算。
8.如权利要求4所述的中高碳锯片用钢淬火新工艺，其特征在于，步骤S4中，所述淬火喷油时间为40～60s。
9.一种中高碳钢锯片，所述中高碳钢锯片通过权利要求1～8中任一项所述的淬火新工艺处理所得。
10.如权利要求9所述中高碳钢锯片，其特征在于，所述中高碳锯片用钢的厚度为1.5～15mm，宽度为300～5000mm。
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CN111575586A (zh) * 2020-05-29 2020-08-25 唐山冶金锯片有限公司 硬质合金齿圆锯片用钢及其热处理方法
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