钢丝的热处理制造技术

一种对至少一根直径小于２．８毫米的钢丝（１０）进行韧化处理的方法。其冷却是由水冷和空气冷却交替进行的，水冷是在一个或多个水冷周期内，在水中用薄膜状沸腾冷却。空气冷却是在一个或多个空气冷却周期内，在空气中冷却。水冷周期之后紧接着空气冷却周期，反之亦然。水冷周期的次数、空气冷却周期的次数，以及每个水冷周期和每个空气冷却周期持续时间长短的选择，应避免在钢丝中产生马氏体或贝氏体。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种对至少一根钢丝先进行加热然后冷却的方法。例如，先把钢丝奥氏体化，然后再将它冷却，使它从奥氏转变为珠光体的工艺方法。所述“钢丝”一词指的是可以产生奥氏体向珠光体转变的各种碳素钢丝。典型的元素成份如下碳的含量为0.10-0.90%，最好是0.60-0.85%，锰的含量为0.30%-1.50%，硅的含量为0.10%-0.60%，最高含硫量和最高含磷量为0.05%，同时还可以含有铬、镍、钒、硼、铝、铜、钼、钛等其它成份。这些元素可以单独存在也可以与其它元素形成化合物。钢丝的其余成份为铁。本文所说的所有百分比指的是重量百分比。把钢丝加热到奥氏体化温度以上，然后将它冷却到500℃到680℃之间的某一温度，使奥氏体转变成为珠光体，这种方法是众所周知的。通常被称为钢丝的韧化处理。进行韧化处理的目的是得到一种具有某种金属组织的中间钢丝产品(即通常所说的半成品，以区别于最终产品)。这种金属组织容易进一步拉伸。作为一种半成品，经过韧化处理后的钢丝的精确组织不仅决定了在随后的钢丝拉伸过程中是否会出现断裂。而且还在很大程度上决定了钢丝达到最终直径时的机械性能。由此可见，金属组织转变的条件必须是在钢丝表面上，哪怕是很小的局部面积上都不能出现马氏体或贝氏体。此外，经韧化处理后的钢丝的金属组织不能太软，也就是说，它既不能有粗大的珠光体，也不能有大量的铁素体，因为这种金属组织在钢丝达到最终直径时，无法达到所预期的极限抗拉强度。接着进行的韧化处理工艺的第二道工序，即冷却或相转变工序是非常关键的。相转变的温度范围和冷却速度必须保证能得到预期的钢丝半成品。先前的工艺提供了许多种完成相转变工序的方法。但这些方法都存在着严重的缺点。相转变可以在铅浴炉或盐浴炉中进行，这两种设备的优点是能使经韧化处理的钢丝具有良好的金属组织。但是，这两种设备的运转费用很高，并且会带来严重的环境问题。此外，铅浴带出液还会给以后的工序带来质量问题。相转变还可以在流态化床中进行，流态化床同样能使经过韧化处理的钢丝具有良好的金属组织，但流态化床装置的投资非常高，运转和操作费用甚至比铅浴设备还高，而且流态化床装置会带来许多保养问题。由奥氏体向珠光体的转变，还可以在水槽中进行，水槽具有投资少，运转费用低等优点，但是，对于直径小于2.8毫米的钢丝来说，用水进行韧化处理会产生许多问题，而对于直径小于1.8毫米的钢丝来说甚至是不可能的。本专利技术的一个目的是提供一种能克服以前工艺各种缺点的工艺方法。本专利技术的第三个目的是提供一种投资少、运转费用低且只需少量维持费的相转变工艺方法。本专利技术的第三个目的是提供一种使经过韧化处理的钢丝具有良好的金属组织的相变工艺方法。本专利技术的第四个目的是提供一种适用于直径小于2.8毫米，例如小于1.8毫米钢丝的相变工艺方法。本专利技术提供的是一种对至少一根钢丝先进行加热然后冷却的工艺方法。钢丝的直径小于2.8毫米，例如小于2.3毫米或小于1.8毫米。其冷却工序是水冷和空气冷却交替进行，水冷是在一个或多个水冷周期内，在水中用薄膜状沸腾冷却;气冷是在一个或多个空气冷却周期内，在大气中冷却。水冷周期之后紧接着气冷周期，反之亦然。水冷周期的次数、空气冷却周期的次数，每个水冷周期以及每个空气冷却周期持续时间的长短应这样选择，即避免在钢丝中产生马氏体或贝氏体组织。“薄膜状沸腾”一词指钢丝在用水冷却的阶段，被连续的和稳定的蒸气薄膜所包围。这个阶段的特点在于它是有规律的，比较缓慢的对钢丝进行冷却。薄膜状沸腾冷却阶段必须同水冷却过程中可能出现的其它两个阶段区别开来(ⅰ)成核沸腾阶段，在这个阶段中稳定的蒸气薄膜消失，冷却速度很快并且不规律;(ⅱ)对流冷却阶段，在该阶段，水与钢丝直接接触。按照本专利技术工艺方法，冷却过程中必须避免(ⅰ)(ⅱ)阶段的出现。“水”是指可能已添加了添加剂的水，添加剂包括表面活性剂如肥皂、聚乙烯醇和聚合淬火剂，如碱性聚丙烯酸酯或钠聚丙类酸酯(如AQUAQUENCH110R，参照K.J马森和T.格里芬的《聚合淬火剂在高碳钢丝和钢棒韧化处理中的应用》一文，该文载于《金属热处理》1982年3月，p77-83页)。添加剂的作用是增加钢丝周围的蒸气薄膜的厚度和稳定性。水温应在80℃以上，例如85℃以上，最好在90℃以上，如95℃左右。水温越高钢丝周围蒸气薄膜就越稳定。水冷可以在水槽中很方便地进行，一条或多条钢丝通过一条直线形的水平通道导入水槽，水槽通常处于充满水的状态。“水槽”一词既指整个的水槽，也指把钢丝浸入的那部分水槽。可以把水槽的尺寸大小与钢丝的数量多少相匹配，这样，除了开始阶段外，都无需向水槽提供能量，因为热钢丝所释放的热量足以使水保持适当的温度，这样就大大降低了运行费用。本专利技术的其它优点和工作情况都可作如下表述。钢丝的热容量与其体积成正比例，体积与钢丝直径d的平方成正比例，即热容量＝C1×d2钢丝的表面积与其直径成正比例表面积＝C2×d因此，冷却速度与表面积成正比，与热容量成反比，因而与直径d成反比。冷却速度＝(C2×d)/(C1×d2)＝C3/d钢丝直径越小，冷却速度就越快，形成马氏体或贝氏体的可能性就越大。这样，在水中实现珠光体转变对于直径小于2.8毫米的钢丝是很困难的。对于直径小于1.8毫米的钢丝则是不可能的。因为冷却速度太快，即使采用薄膜状沸腾的方法冷却，TTT相转变图中相转变曲线的“鼻”部仍被绕过，其结果是导致马氏体的形成。本专利技术工艺方法通过降低整体冷却速度使得对直径2.8毫米以下的钢丝如直径1.8毫米以下的钢丝(1.5毫米、1.2毫米、0.8毫米)进行韧化处理成为可能。此时水中薄膜状沸腾冷却与空气冷却交替进行。与钢丝被加热到高于奥氏体化温度后的冷却阶段包括相转变前阶段、相转变阶段和相转变后阶段。在相转变前阶段中，水冷周期的次数和空气冷却周期的次数以及每个水冷周期和每个空气冷却周期持续时间的长短应这样选择最好是使奥氏体开始向珠光体转变的温度在550℃到650℃之间，这样能够使经过韧化处理的钢丝具有适宜的机械性能。通常，相转变前阶段只包括一个水冷周期和一个随后的空气冷却周期。在水冷周期中，钢丝起初被快速冷却，而在随后的空气冷却周期中，这种快速冷却被减慢，以便使其在适当位置进入相转变曲线的“鼻”部。在相变阶段中，水冷周期的次数和空气冷却周期的次数以及每个水冷周期和每个空气冷却周期持续时间的长短应这样选择即把由于再织热造成的钢丝升温限制在最多比转变开始的温度高75℃，例如最多高50℃，最好高30℃。这样就可以避免经过韧化处理的钢丝内部组织太软。对由于再炽热引起的升温限制得越严越好。对于直径为1.8毫米或更粗的钢丝，其相转变阶段可以只包括一个水冷周期而没有空气冷却周期。从奥氏体到珠光体的全部相转变过程可在一个水槽中完成。相转变后阶段的冷却可在空气中进行。对于直径显著小于1.8毫米的钢丝，在相转变过程中用水冷却，其冷却速度可能太快，此时尽管再炽热可造成升温，贝氏体或马氏体仍有可能形成，在这种情况下，就必须用空气冷却周期代替水冷周期，例如，该相转变阶段可以包括以下步骤首先是一个空气冷却周期，紧跟着是一个水冷周期，然后再接一个空气冷却周期。在钢丝直径非常小的特殊情况下，在相转变阶段甚至可以没有水冷周期，在转变过程中，空气冷却足以限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对至少一根钢丝先加热然后冷却的方法，钢丝的直径小于２．８毫米，其冷却工序是水冷和空气冷却交替进行，水冷是在一个或多个水冷周期内，在水中用薄膜状沸腾冷却；空气冷却是在一个或多个空气冷却周期内，在空气中冷却，水冷周期之后，立即进行空气冷却周期，反之亦然，水冷周期的次数、空气冷却周期的次数、每个水冷周期以及每个空气冷却周期持续时间的长短是这样选择的，即应避免在钢丝中产生马氏体或贝氏体组织。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：德克梅尔斯楚特，古德弗雷德凡那斯特，
申请(专利权)人：贝克特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]