CN111850245A - 一种提高钢丝钳剪切刃口强韧性的方法 - Google Patents

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Abstract

一种提高钢丝钳剪切刃口强韧性的方法，属于钢铁材料加工技术领域。其特征在于本发明主要通过对碳钢材质的钢丝钳进行淬火、高温回火的调质热处理，以及对钢丝钳剪切刃口进行滚压处理来获得具有较高强韧性的钢丝钳剪切刃口。通过调质热处理保证了钢丝钳剪切刃口心部具有一定的强度和良好的韧性，克服传统工艺制备的剪切刃口韧性不足而引起的易崩刃问题；通过滚压使剪切刃口表层形成明显的塑性强化层及其晶粒的细化，进而实现刃口的强化；因此，相对于按照传统方法制备的同材质钢丝钳剪切刃口，其强度、硬度可提高60％以上，进而提高了刃口的耐磨损性能。总之，本发明将有助于提高碳钢材质钢丝钳的市场竞争力。

Description

一种提高钢丝钳剪切刃口强韧性的方法
技术领域
本发明涉及一种提高钢丝钳剪切刃口强韧性的方法，属于钢铁材料加工技术领域。
背景技术
钢丝钳是一种常用的剪切各类钢丝、电线等的五金工具，在工作和生活中的应用相当广泛。钢丝钳在剪切钢丝时，剪切刃口部位承受剪切力，要求强度高、脆性低，以及良好的耐磨损性能。即要求剪切刃口具有较高的强韧性和耐磨损性能。
为了满足这个要求，目前常用的方法主要是通过淬火、中温或低温回火的热处理方法来使实现。但这种热处理方法，对碳钢材质的钢丝钳难以获得较高的强度、硬度，尤其是以碳含量较低的碳钢为材质的钢丝钳，常出现卷刃、凹坑而失效；或者采用提高碳钢的含碳量的方法，然而增加碳含量，强度是提高了，但韧性却降低了，常在剪切时出现崩刃而失效。总之，碳钢材质的钢丝钳，其质量处在低端水平，市场竞争力不高。
为了提高碳钢钢丝钳的品质，即提高其强韧性，本申请对以中碳碳钢为材质的钢丝钳，通过淬火、高温回火的热处理，以及剪切刃口的滚压处理，来实现剪切刃口的高强韧性。目前，还未见有文献对此方法进行公开报道。
发明内容
一种提高钢丝钳剪切刃口强韧性的方法主要是通过对碳钢材质的钢丝钳进行淬火、高温回火的调质热处理，以及对钢丝钳剪切刃口进行滚压处理来实现。
本发明通过以下技术措施实现：
一种提高钢丝钳剪切刃口强韧性的方法，其特征在于所述方法主要包括以下步骤：
一种提高钢丝钳剪切刃口强韧性的方法，其特征在于，对于由主要化学成分及其质量百分比含量为：0.42～0.50％C；0.20～0.50％Si；0.50～0.80％Mn；P≤0.025％；S≤0.025％的碳钢制备的钢丝钳；其过程主要按照锻造、机械加工、热处理、砂轮抛、滚压、装配、表面处理等工序顺序进行。其中，所述热处理，主要是指淬火、高温回火的调质热处理；所述的滚压，是指用滚轮对剪切刃口表面进行室温下的滚压塑性变形；
进一步地，所述的热处理，是对经过锻造、机械加工后的坯料进行淬火、高温回火的调质热处理，其中，淬火温度为830～850℃，其保温时间3～5min/mm；高温回火温度为510～530℃，其保温时间为4～6min/mm；其目的在于通过调质处理，获得良好的回火索氏体组织，进而保证钢丝钳剪切刃口心部具有一定的强度和良好的韧性。以克服传统工艺中采用的中、低温回火时存在的韧性不足的问题，进而导致的易崩刃问题。
进一步地，所述的滚压，是指对经过锻造、机械加工、热处理、砂轮抛后的坯料进行三道次滚压处理，其所采用的滚轮宽度比剪切刃口宽度大1～2mm；第一道次滚压的压下量为剪切刃口成品平均厚度的2～3％，滚轮沿刃口表面的滚动线速度为0.06～0.10mm/s；第二道次滚压的压下量为剪切刃口平均厚度的1～2％，滚轮沿刃口表面的滚动线速度为0.08～0.12mm/s；第三道次滚压的压下量为剪切刃口平均厚度的0.3～0.5％，滚轮沿刃口表面的滚动线速度为0.12～0.15mm/s；其目的在于通过滚压使剪切刃口表层形成明显的塑性强化层，晶粒被细化，进而实现刃口的强化。
本发明的有益效果：
按照本申请所述方法处理的钢丝钳剪切刃口，即通过调质热处理保证了刃口的韧性，通过滚压使刃口表层晶粒细化、甚至纳米化，相对于按照传统方法制备的同材质钢丝钳剪切刃口，其强度、硬度可提高60％以上，进而提高了碳钢钢丝钳的剪切刃口的耐磨损性能，甚至可达到与按传统处理方法制备的铬钒钢材质的钢丝钳刃口相接近的硬度以及耐磨损性能，提高了碳钢材质钢丝钳的市场竞争力。
具体实施方式
现将本发明的实施例具体叙述于后。
本发明提出的一种提高钢丝钳剪切刃口强韧性的方法，主要是按照以下步骤进行：
(1)对于由主要化学成分及其质量百分比含量为：0.42～0.50％C；0.20～0.50％Si；0.50～0.80％Mn；P≤0.025％；S≤0.025％的碳钢制备的钢丝钳；主要由锻造、机械加工、热处理、砂轮抛、滚压强化、装配、表面处理等过程来制备；
(2)对经过锻造、机械加工后的坯料进行淬火、高温回火的调质热处理，其中，淬火温度为830～850℃，其保温时间3～5min/mm；高温回火温度为510～530℃，其保温时间为4～6min/mm；
(3)对经过锻造、机械加工、热处理、砂轮抛后的坯料进行三道次滚压处理，其所采用的滚轮宽度比剪切刃口宽度大1～2mm；第一道次滚压的压下量为剪切刃口成品平均厚度的2～3％(剪切刃口的平均厚度是指刃口最大厚度与最小厚度的平均值，下同)，滚轮沿刃口表面的滚动线速度为0.06～0.10mm/s；第二道次滚压的压下量为剪切刃口平均厚度的1～2％，滚轮沿刃口表面的滚动线速度为0.08～0.12mm/s；第三道次滚压的压下量为剪切刃口平均厚度的0.3～0.5％，剪切刃口的平均厚度是指刃口最大厚度与最小厚度的平均值，滚轮沿刃口表面的滚动线速度为0.12～0.15mm/s。
以下结合实施例对本发明的技术方案做进一步描述。实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。
实施例1
本实施例按照以下步骤来制备一种具有较高强韧性的钢丝钳剪切刃口：
(1)对由主要化学成分及其质量百分比含量为：0.43％C、0.250Si、0.58％Mn、0.015％P、0.012％S的碳钢，通过锻造、机械加工、热处理、砂轮抛、滚压强化、装配、表面处理等过程来制备钢丝钳；
(2)对经过锻造、机械加工后的坯料进行淬火、高温回火的调质热处理，其中，淬火温度为842℃，其保温时间4min/mm；高温回火温度为510℃，其保温时间为5min/mm；
(3)对经过锻造、机械加工、热处理、砂轮抛后的坯料进行三道次滚压处理，其所采用的滚轮宽度比剪切刃口宽度大1mm；第一道次滚压的压下量为剪切刃口成品平均厚度的2.3％(剪切刃口的平均厚度是指刃口最大厚度与最小厚度的平均值，下同)，滚轮沿刃口表面的滚动线速度为0.09mm/s；第二道次滚压的压下量为剪切刃口平均厚度的1.2％，滚轮沿刃口表面的滚动线速度为0.10mm/s；第三道次滚压的压下量为剪切刃口平均厚度的0.42％，滚轮沿刃口表面的滚动线速度为0.13mm/s。
为了显示本申请提出方法的效果，对同样材质的碳钢，按照锻造、机械加工、装配、砂轮抛、热处理(淬火、低温回火)、砂轮抛、表面处理等传统方法制备了钢丝钳。
对两种方法制备的钢丝钳剪切刃口进行测试分析，结果显示，按照本申请所述方法处理的钢丝钳剪切刃口的心部组织为细小、均匀的回火索氏体组织，保证了刃口所需的韧性；表层显微组织因滚压的塑性变形而均匀、细小；相对于按照传统方法制备的钢丝钳剪切刃口，表层显微组织尺寸减小了53％；强度、硬度提高了72％。
实施例2
本实施例按照以下步骤来制备一种具有较高强韧性的钢丝钳剪切刃口：
(1)对由主要化学成分及其质量百分比含量为：0.46％C、0.270Si、0.56％Mn、0.011％P、0.013％S的碳钢，通过锻造、机械加工、热处理、砂轮抛、滚压强化、装配、表面处理等过程来制备钢丝钳；
(2)对经过锻造、机械加工后的坯料进行淬火、高温回火的调质热处理，其中，淬火温度为850℃，其保温时间4.2min/mm；高温回火温度为510℃，其保温时间为5.6min/mm；
(3)对经过锻造、机械加工、热处理、砂轮抛后的坯料进行三道次滚压处理，其所采用的滚轮宽度比剪切刃口宽度大1mm；第一道次滚压的压下量为剪切刃口成品平均厚度的2.9％(剪切刃口的平均厚度是指刃口最大厚度与最小厚度的平均值，下同)，滚轮沿刃口表面的滚动线速度为0.06mm/s；第二道次滚压的压下量为剪切刃口平均厚度的1.6％，滚轮沿刃口表面的滚动线速度为0.08mm/s；第三道次滚压的压下量为剪切刃口平均厚度的0.30％，滚轮沿刃口表面的滚动线速度为0.12mm/s。
同样，为了显示本申请提出方法的效果，对同样材质的碳钢，按照锻造、机械加工、装配、砂轮抛、热处理(淬火、低温回火)、砂轮抛、表面处理等传统方法制备了钢丝钳。
对两种方法制备的钢丝钳剪切刃口进行测试分析，结果显示，按照本申请所述方法处理的钢丝钳剪切刃口的心部组织为细小、均匀的回火索氏体组织，保证了刃口所需的韧性；表层显微组织因滚压的塑性变形而均匀、细小；相对于按照传统方法制备的钢丝钳剪切刃口，表层显微组织尺寸减小了61％；强度、硬度提高了86％。
由实施例可见，利用本发明提出的一种提高钢丝钳剪切刃口强韧性的处理方法，相较于传统方法制备的钢丝钳剪切刃口，其组织均匀、细小效果明显，心部韧性好、表层硬度、强度高提高幅度大，从而保证钢丝钳剪切刃口的高强韧性。该处理方法有助于提高碳钢材质钢丝钳的市场竞争力。

Claims (4)

1.一种提高钢丝钳剪切刃口强韧性的方法，其特征在于，对于主要化学成分及其质量百分比含量为：0.42～0.50％C；0.20～0.50％Si；0.50～0.80％Mn；P≤0.025％；S≤0.025％的碳钢材质钢丝钳，其制备过程主要包括锻造、机械加工、热处理、砂轮抛、滚压、装配、表面处理等。其中，所述的热处理，主要是指淬火、高温回火的调质热处理；所述的滚压，是指用滚轮对剪切刃口表面进行室温下的滚压塑性变形。
2.如权利要求1所述一种提高钢丝钳剪切刃口强韧性的方法，其特征在于：所述的热处理，是对经过锻造、机械加工后的坯料进行淬火、高温回火的调质热处理，其中，淬火温度为830～850℃，其保温时间3～5min/mm；高温回火温度为510～530℃，其保温时间为4～6min/mm；其目的在于通过调质处理，获得良好的回火索氏体组织，进而保证钢丝钳剪切刃口心部具有一定的强度和良好的韧性，以克服传统工艺中采用的中、低温回火时存在的韧性不足的问题，进而导致的易崩刃问题。
3.如权利要求1所述一种提高钢丝钳剪切刃口强韧性的方法，其特征在于：所述的滚压，是指对经过锻造、机械加工、热处理、砂轮抛后的坯料进行三道次滚压处理，其所采用的滚轮宽度比剪切刃口宽度大1～2mm；第一道次滚压的压下量为剪切刃口成品平均厚度的2～3％，滚轮沿刃口表面的滚动线速度为0.06～0.10mm/s；第二道次滚压的压下量为剪切刃口平均厚度的1～2％，滚轮沿刃口表面的滚动线速度为0.08～0.12mm/s；第三道次滚压的压下量为剪切刃口平均厚度的0.3～0.5％，滚轮沿刃口表面的滚动线速度为0.12～0.15mm/s；三道次滚压的目的在于通过滚压使剪切刃口表层形成明显的塑性强化层，及其晶粒的细化，进而实现刃口的强化。
4.如权利要求1、2、3所述一种提高钢丝钳剪切刃口强韧性的制备方法，其特征在于：按照本申请所述方法处理的钢丝钳剪切刃口，其心部的细小、均匀的回火索氏体组织，保证了刃口所需的韧性；其表层的滚压塑性变形及其晶粒的细化，保证了刃口所需的强度；相对于按照传统方法制备的同材质钢丝钳剪切刃口，表层晶粒尺寸可减小50％以上；强度、硬度可提高60％以上。
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