一種高韌性中碳鋼絲的球化退火工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高韌性中碳鋼絲的球化退火工藝，它包括如下步驟：將鋼絲置于熱處理爐中，向熱處理爐中充入保護氣體，再將爐內(nèi)的溫度升至710-730℃，保溫3-5h；第一階段冷卻：將爐內(nèi)的溫度以10℃/小時的速度冷卻至680-700℃，保溫2-4h；第二階段冷卻：繼續(xù)將爐內(nèi)的溫度以10℃/小時的速度冷卻至630-650℃；第三階段冷卻：中碳鋼絲自然冷卻到常溫。采用本發(fā)明所述的工藝方法處理后的中碳鋼絲金相組織均勻、韌性高、延展性高、硬度低，適合后續(xù)的高難度多次沖壓加工成型，產(chǎn)品沖扁、折彎開裂率低。
【專利說明】一種高韌性中碳鋼絲的球化退火工藝
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及金屬材料的退火工藝，具體涉及一種高韌性中碳鋼絲的球化退火工藝。
[0002]【背景技術(shù)】:
球化退火是改善鋼組織與性能的基本途徑之一，球化退火的主要目的是使鋼鐵材料的微觀組織中的碳化物球化，降低材料的硬度，提高材料的塑性，降低材料的變形抗力，使材料易于塑性加工成型在中碳鋼絲生產(chǎn)中要獲得理想性能和組織，關(guān)鍵是選擇適宜的球化退火工藝。
[0003]目前，中碳鋼已廣泛用于冷鐓件及擠壓件的生產(chǎn)，特別是隨著科學技術(shù)發(fā)展，對產(chǎn)品的性能要求越來越高，這就要求變形前的中碳鋼線材需要有很強的耐變形能力，也就是需要有高韌性，專利號為201210166325.8的中國發(fā)明專利公開了一種中碳鋼球化方法，將中碳鋼線材經(jīng)過表面除銹涂層后拉拔成半成品，后將其放入強對流電式加熱保護氣氛爐中，加熱至700-720°C，保溫6-8小時，進行球化退火，其球化率達到90%以上。這種工藝保溫時間較長，能耗較大，同時未對其升溫、降溫速率加以控制，最終對產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性較差，若控制不當易導致中碳鋼線材金相組織不均勻，硬度偏高，韌性差，大批超塑性中碳鋼絲在冷加工成型時因韌性差難以成型，易損耗模具，同時導致生產(chǎn)的超塑性中碳鋼絲報廢，嚴重影響超塑性中碳鋼絲的質(zhì)量和成材率。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種高韌性中碳鋼絲的球化退火工藝，采用本發(fā)明所述的工藝方法處理后的中碳鋼絲金相組織均勻、韌性高、延展性高、硬度低，適合后續(xù)的高難度多次沖壓加工成型，產(chǎn)品沖扁、折彎開裂率低。
[0005]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
一種高韌性中碳鋼絲的球化退火工藝，它依次包括如下步驟:
A、將中碳鋼絲置于熱處理爐中，向熱處理爐中充入保護氣體，再將爐內(nèi)的溫度升至710-730°C，保溫 3-5h ；
B、第一階段冷卻:將爐內(nèi)的溫度以10°C/小時的速度冷卻至680-700°C，保溫2_4h ；
C、第二階段冷卻:繼續(xù)將爐內(nèi)的溫度以10°C/小時的速度冷卻至630-650°C ；
D、第三階段冷卻:中碳鋼絲自然冷卻到常溫。
[0006]優(yōu)選的，它依次包括如下步驟:
A、將中碳鋼絲置于熱處理爐中，向熱處理爐中充入保護氣體，再將爐內(nèi)的溫度升至720°C，保溫 4h ；
B、第一階段冷卻:將爐內(nèi)的溫度以10°C/小時的速度冷卻至690°C，保溫3h ；
C、第二階段冷卻:繼續(xù)將爐內(nèi)的溫度以10°C/小時的速度冷卻至640°C ；
D、第三階段冷卻:中碳鋼絲自然冷卻到常溫。
[0007]其中，所述步驟A中，首先向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業(yè)氮氣，當爐內(nèi)的溫度升溫至500°C時，關(guān)閉工業(yè)氮氣，向熱處理爐中充入甲醇裂解氣。
[0008] 其中，所述步驟C結(jié)束后，關(guān)閉甲醇裂解氣，向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業(yè)氮氣。
[0009]其中，所述步驟A中將爐內(nèi)的溫度以90_120°C /小時的速度升溫至710_730°C。
[0010]其中，所述第一階段冷卻和所述第二階段冷卻是通過風冷的方式進行冷卻。
[0011]其中，所述中碳鋼絲的材質(zhì)為45#。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果:
本發(fā)明提供的一種高韌性中碳鋼絲的球化退火工藝，首先升溫至710-730°C進行保溫，因為如果保溫溫度過高，滲碳體就會均勻溶于奧氏體中，從而形成單一均勻的奧氏體組織，按照球化理論，均勻的奧氏體冷卻后轉(zhuǎn)變成粒狀滲碳體組織，很難轉(zhuǎn)變成球狀滲碳體組織，同理，當保溫溫度較低時，滲碳體沒有被充分溶斷，轉(zhuǎn)變后的組織為塊狀珠光體，且分布不均勻，也很難得到組織均勻的球化珠光體。然后采用第一階段冷卻、第二階段冷卻和第三階段冷卻的緩慢冷卻方式，使得滲碳體球化率逐漸升高，均勻度也更好，若冷卻速度過快，得到的球化組織不均勻；若冷卻速度過慢，原始組織中的片狀滲碳體難以破碎，達不到良好的球化效果。綜上，本發(fā)明采用升溫、保溫、第一階段冷卻、第二階段冷卻和第三階段冷卻的工藝達到了球化退火效果越好，中碳鋼絲延展性高、硬度低，適合后續(xù)的塑性加工成型，產(chǎn)品成型開裂率低的優(yōu)點，同時該工藝流程簡單，對設(shè)備要求不高，生產(chǎn)效率高，成本較低；經(jīng)檢測，經(jīng)過處理的中碳鋼絲可達到如下技術(shù)指標:硬度(HV0.3) =130-150 ;抗拉強度:520-580MPa，球化級別:5_6 級。
[0013]【具體實施方式】:
為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0014]實施例1
一種高韌性中碳鋼絲的球化退火工藝，它依次包括如下步驟:
A、將材質(zhì)為45#中碳鋼絲置于熱處理爐中，向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業(yè)氮氣，將爐內(nèi)的溫度以90°C /小時的速度升溫至500°C時，關(guān)閉工藝氮氣，向熱處理爐中充入甲醇裂解氣，繼續(xù)升溫至710°C，保溫5h ；
B、第一階段冷卻:將爐內(nèi)的溫度通過風冷的方式以10°C/小時的速度冷卻至700°C，保溫2h ；
C、第二階段冷卻:繼續(xù)將爐內(nèi)的溫度通過風冷的方式以10°c/小時的速度冷卻至630°C，關(guān)閉甲醇裂解氣，向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業(yè)氮氣；
D、第三階段冷卻:中碳鋼絲自然冷卻到常溫。
[0015]將經(jīng)過本實施例處理過的中碳鋼絲進行硬度檢驗，經(jīng)檢測其維氏硬度為130，抗拉強度為520MPa，球化級別:6級。
[0016]將經(jīng)過本實施例處理過的中碳鋼絲橫向在光學顯微鏡下(500X)進行金相分析，發(fā)現(xiàn)鐵素體基體上彌散分布著粒狀(或球狀)碳化物，并且彌散均勻。
[0017]總之，采用本發(fā)明所述的工藝方法處理后的中碳鋼絲金相組織均勻、韌性高、延展性高、硬度低，適合后續(xù)的高難度多次沖壓加工成型，產(chǎn)品沖扁、折彎開裂率低。
[0018]實施例2
一種高韌性中碳鋼絲 的球化退火工藝，它依次包括如下步驟:
A、將材質(zhì)為45#中碳鋼絲置于熱處理爐中，向熱處理爐中充入純度99.99%的工業(yè)氮氣，再將爐內(nèi)的溫度以110°c /小時的速度升溫至500°C時，關(guān)閉工藝氮氣，向熱處理爐中充入甲醇裂解氣，繼續(xù)升溫至720V，保溫4h ；
B、第一階段冷卻:將爐內(nèi)的溫度通過風冷的方式以10°C/小時的速度冷卻至690°C，保溫3h ；
C、第二階段冷卻:繼續(xù)將爐內(nèi)的溫度通過風冷的方式以10°c/小時的速度冷卻至640°C，關(guān)閉甲醇裂解氣，向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業(yè)氮氣；
D、第三階段冷卻:中碳鋼絲自然冷卻到常溫。
[0019]將經(jīng)過本實施例處理過的中碳鋼絲進行硬度檢驗，經(jīng)檢測其維氏硬度為142，抗拉強度為556MPa，球化級別:5級。
[0020]將經(jīng)過本實施例處理過的中碳鋼絲橫向在光學顯微鏡下(500X)進行金相分析，發(fā)現(xiàn)鐵素體基體上彌散分布著粒狀(或球狀)碳化物，并且彌散均勻。
[0021]總之，采用本發(fā)明所述的工藝方法處理后的中碳鋼絲金相組織均勻、韌性高、延展性高、硬度低，適合后續(xù)的高難度多次沖壓加工成型，產(chǎn)品沖扁、折彎開裂率低。
[0022]實施例3
一種高韌性中 碳鋼絲的球化退火工藝，它依次包括如下步驟:
A、將材質(zhì)為45#中碳鋼絲置于熱處理爐中，向熱處理爐中充入純度99.99%的工業(yè)氮氣，將爐內(nèi)的溫度以120°C /小時的速度升溫至500°C時，關(guān)閉工藝氮氣，向熱處理爐中充入甲醇裂解氣，繼續(xù)升溫至730°C，保溫3h ；
B、第一階段冷卻:將爐內(nèi)的溫度通過風冷的方式以10°C/小時的速度冷卻至680°C，保溫4h ；
C、第二階段冷卻:繼續(xù)將爐內(nèi)的溫度通過風冷的方式以10°c/小時的速度冷卻至650°C，關(guān)閉甲醇裂解氣，向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業(yè)氮氣；
D、第三階段冷卻:中碳鋼絲自然冷卻到常溫。
[0023]將經(jīng)過本實施例處理過的中碳鋼絲進行硬度檢驗，經(jīng)檢測其維氏硬度為150，抗拉強度為580MPa，球化級別:6級。
[0024]將經(jīng)過本實施例處理過的中碳鋼絲橫向在光學顯微鏡下(500X)進行金相分析，發(fā)現(xiàn)鐵素體基體上彌散分布著粒狀(或球狀)碳化物，并且彌散均勻。
[0025]總之，采用本發(fā)明所述的工藝方法處理后的中碳鋼絲金相組織均勻、韌性高、延展性高、硬度低，適合后續(xù)的高難度多次沖壓加工成型，產(chǎn)品沖扁、折彎開裂率低。
[0026]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等同變化，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高韌性中碳鋼絲的球化退火工藝，其特征在于:它依次包括如下步驟: A、將中碳鋼絲置于熱處理爐中，向熱處理爐中充入保護氣體，再將爐內(nèi)的溫度升至710-730°C，保溫 3-5h ； B、第一階段冷卻:將爐內(nèi)的溫度以10°C/小時的速度冷卻至680-700°C，保溫2_4h ； C、第二階段冷卻:繼續(xù)將爐內(nèi)的溫度以10°C/小時的速度冷卻至630-650°C ； D、第三階段冷卻:線材自然冷卻到常溫。
2..根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌性中碳鋼絲的球化退火工藝，其特征在于: A、將鋼絲置于熱處理爐中，向熱處理爐中充入保護氣體，將爐內(nèi)的溫度升至720°C，保溫4h ； B、第一階段冷卻:將爐內(nèi)的溫度以10°C/小時的速度冷卻至690°C，保溫3h ； C、第二階段冷卻:繼續(xù)將爐內(nèi)的溫度以10°C/小時的速度冷卻至640°C ； D、第三階段冷卻:中碳鋼絲自然冷卻到常溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高韌性中碳鋼絲的球化退火工藝，其特征在于:所述步驟A中，首先向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業(yè)氮氣，當爐內(nèi)的溫度升溫至500°C時，關(guān)閉工業(yè)氮氣，向熱處理爐中充入甲醇裂解氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高韌性中碳鋼絲的球化退火工藝，其特征在于:所述步驟C結(jié)束后，關(guān)閉甲醇裂解氣，向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業(yè)氮氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌性中碳鋼絲的球化退火工藝，其特征在于:所述步驟A中將爐內(nèi)的溫度以90-120°C /小時的速度升溫至710-730°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌性中碳鋼絲的球化退火工藝，其特征在于:所述第一階段冷卻和所述第二階段冷卻是通過風冷的方式進行冷卻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌性中碳鋼絲的球化退火工藝，其特征在于:所述中碳鋼絲的材質(zhì)為45#。
【文檔編號】C21D9/52GK103993141SQ201410162553
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】福安, 王斯華 申請人:東莞市科力鋼鐵線材有限公司