[發明專利]一種淬火方法

無效

• 申請號: 201310315520.7
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN103397164A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 陸海;徐一銘
• 申請（專利權）人: 張家港市勝達鋼繩有限公司
• 主分類號: C21D9/52
• 分類號: C21D9/52;C21D1/20;C21D1/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及等溫淬火鋼線材的方法。更具體而言，本發明涉及以無鉛工藝淬火或退火鋼線材的方法。?

發明背景?

冷拉碳鋼纖絲在本領域是已知的。此類鋼纖絲的應用無處不在：電梯中的鋼絲繩、輪胎用鋼絲簾線、鋸開脆而硬材料的線材等。通常這些冷拉碳鋼線材的最終直徑為0.02毫米至最高1.5毫米。施加冷拉以獲得最終直徑和提高鋼纖絲的拉伸強度。但是，拉伸的程度有限。拉伸程度越高，鋼纖絲變得越脆，越難以進一步降低鋼纖絲的直徑而不導致過多的纖絲斷裂。過度拉伸的纖絲像玻璃那樣斷裂。市售盤條直徑通常為5.50毫米或6.50毫米。由盤條直徑直接拉伸至極細的直徑是不可能的。?

上述有限的拉伸程度是多個拉伸步驟與一個或多個中間熱處理交替進行的原因。這些熱處理將該鋼纖絲的內部金屬組織修復至原始組織，以致可能發生進一步的變形而不提高纖絲斷裂的頻率或提高線材的脆性。該熱處理通常是淬火處理，即加熱直至高于奧氏體化溫度(約1000℃)，接著將該鋼纖絲冷卻至500℃到680℃，由此將奧氏體轉換為珠光體。注意，技術術語“淬火”通常僅用于經受這種特定熱處理的鋼線材。?

鋼的奧氏體相是其中碳溶于鐵的面心立方晶胞中的相。珠光體是被鐵素體相分開的極微細薄片形式的滲碳體——碳化鐵Fe3C的混合物。在奧氏體相冷卻過程中當碳從鐵立方晶胞中排出時，形成珠光體。?

在鋼線材上可能發生的另外熱處理造成鋼線材的不同性質。例如，消除應力用于提高線材的整體延展性。在此類方法中，線材由環境溫度加熱至約400℃至500℃，在此過程中發生導致有益性質的晶粒再結晶。?

現有技術已經提供了對鋼線材快速和精確地施加具體溫度的幾種方法。從經濟的角度來看，此類方法必須以連續方式進行：從軸至軸。在這種方法中，線材與其周圍的熱交換必須快速和劇烈。最重要的是，在相轉換過程中溫度保持恒定。因為相轉換本身可產生熱，這不像看起來那樣明顯。從奧氏體相向珠光體相的轉換例如是放熱的。?

可以簡單描述決定線材冷卻的參數。在處于T最終的環境(具有大的熱容量)中，在長度“L”(以m計)上處于溫度‘T’(以K計)下的具有直徑“d”(以m計)和比熱容“cp”(以JK-1kg-1計)的一段鋼線材的熱含量“ΔQ”(以J計)為：?

ΔQ＝c鋼ρ鋼(πd2L/4)(T-T最終)?

每單位時間通過相同線材的表面的熱損耗速率為：?

(dΔQ/dt)＝-g(πd?L)(T-T最終)?

其中“g”是鋼線材與其周圍的介質之間(不考慮輻射損耗)的傳熱系數(Wm-2K-1)。因此，該鋼線材段的溫度以指數方式隨衰減常數而降低：?

T＝c鋼ρ鋼d/(4g)?

在3×T秒內，鋼線材的溫度接近最終溫度T最終，即冷卻介質的溫度(只要該線材在該介質中停留足夠長)。由此，淬火過程中最重要的可控參數是清楚的：線材直徑“d”，傳熱系數“g”和介質的T最終。?

可以在鉛或鉛合金中進行該冷卻階段或轉換階段，如在GB-B-1011972(提交日1961年11月14日)中公開的那樣。從冶金學的角度來看，這是獲得適于進一步拉伸該鋼線材的金屬組織的最佳方式。原因在于，考慮到熔融的鉛與該鋼線材(高“g”)之間的良好傳熱和可以控制在400至600℃之間(鉛在600.5K，327℃下熔融)的鉛浴溫度(T最終)，由奧氏體向珠光體的轉換對于所有切實可行的線材直徑“d”是快速且相當等溫的。這使得由此轉換的鋼線材具有小的晶粒尺寸，非常均勻的金相組織和該淬火線材的中等拉伸強度的低離散性。但是鉛浴可導致嚴重的環境問題。由于鉛對環境的負面影響，立法越來越禁止鉛。此外，鉛可與鋼線材一起被帶出，導致在該鋼線材下游加工步驟中的質量問題。因此，多年來越來越需要在鋼線材加工中避免鉛并提供替代性的轉換或冷卻方法。?

取消所有水浴并僅采用空氣淬火是一種選擇，其優點在于形成貝氏體或馬氏體的風險不存在或非常有限。但是，空氣淬火造成比水淬火或水/空氣/水淬火甚至更柔軟和更不均勻的金屬組織。?

需要連續和受控地冷卻或加熱鋼線材的環境友好的方法，該方法提供具有最佳的淬火線材的中等拉伸強度水平、小的晶粒尺寸和均勻的金相組織。?

發明內容