屈氏体化热处理铅浴用高热容覆盖铝合金制造技术

本发明专利技术公开了屈氏体化热处理铅浴用高热容覆盖铝合金及其加工工艺。按照重量百分比，该合金的成分为：Sr:0.8‑1.2wt.%,Cr:0.5‑1.0wt.%,Sn:2.5‑4.0wt.%,Fe：1.0‑2.0wt.%，Sc:0.4‑0.8wt.%,Th:0.3‑0.5wt.%,余量为铝。该铝锶合金的研制将解决铅浴热处理工艺应用中的难题，可有效降低铅污染危害的程度，使铅烟铅尘浓度控制在相应的标准规定指标以内。

Aluminum alloy coated with high heat capacity in lead bath for heat treatment

The invention discloses a high heat capacity covered aluminum alloy used for heat treatment of lead bath and its processing technology. According to the weight percentage, the composition of the alloy is: Sr:0.8 1.2wt.%, Cr:0.5 1.0wt.%, Sn:2.5 4.0wt.%, Fe:1.0 2.0wt.%, Sc:0.4 0.8wt.%, Th:0.3 0.5wt.%, and the residual amount of aluminum. The development of the aluminum strontium alloy will solve the problems in the application of the lead bath heat treatment process, which can effectively reduce the degree of lead pollution and control the concentration of lead smoke and lead dust within the corresponding standard specified targets.

【技术实现步骤摘要】
屈氏体化热处理铅浴用高热容覆盖铝合金
本专利技术涉及合金
，具体地说，涉及一种铝锶合金。
技术介绍
将钢件奥氏体化后，进入熔铅中进行淬火冷却完成组织转变的过程，最终组织为细珠光体。其原理是根据钢的等温转变曲线,让过冷奥氏体在600℃左右的铅液中进行等温转变，产生适合深度拉拔的细珠光体组织（索氏体）。而铅液所具有的高热容、耐热冲击的特性易于实现钢丝的等温转变。这是在制造中碳钢及高碳钢的钢丝工艺中，为了获得适当组织以便容易拉拔及获得高质量的一种常用工艺。这种技术对于提高钢丝绳及弹簧的疲劳寿命有重要作用。适合直接拉拔高质量钢丝。铅的熔点是327度，在400-500℃时即向空气中散发大量铅的蒸气，并且随着温度的增高铅蒸气迅速地增长。铅浴淬火温度一般在500℃以上，因此会产生大量铅蒸气，由铅锅逸出的铅蒸气在空气中迅速氧化，以氧化铅的形态形成铅烟尘凝集并弥漫于生产车问内。铅浴的缺点也是很明显的。（1）铅浴淬火虽已在许多企业得到广泛应用，但存在着许多缺陷，主要表现为铅污染环境，危害人体健康；穿线很不方便，劳动强度大；铅液易结渣，维护复杂，稍有不慎会因挂铅而影响后续加工。（2）铅浴淬火剂是早期采用的金属淬火介质。浴温越低，冷速越大。由于铅浴会挥发出有毒气体，对人体毒性较大。但是铅浴淬火作为一种传统的热处理方式，以较为接近等温转变要求，工艺易于控制，且处理后钢丝性能好、质量较稳定等优点。国内外仍有很多企业在沿用这种传统的热处理工艺，尤其在钢丝生产中，经过铅浴处理的钢丝，具有良好的索氏体组织，保证了钢丝良好的拉拔性能，及拉拔后可获得高强度、高韧性的综合力学性能。故铅浴炉还不能被其它热处理方式完全取代，其将在较长时期内存在。在这种情况下，为了把铅蒸气对环境的污染和人类的伤害控制在最低限度，铅污染的防治就成了人们一直探索的重要课题。通过铅污染防治措施的采用，可有效降低铅污染危害的程度，使铅烟铅尘浓度控制在相应的标准规定指标以内。目前针对铅淬火进行铅污染防治的措施，主要以铅锅覆盖剂法为主。也就是选用某种能够对铅锅起到一定封闭作用的材料，覆盖于铅液之上，以防止和控制铅蒸气超量逸出，从而达到铅污染超标治理的方法。常见的覆盖剂有：（1）木炭粉（2）SRQF覆盖剂。由多种硅酸盐复合而成的一种覆盖材料，其特点是无味、耐高温，隔热性能好，对铅蒸气具有较强的吸收抑制性能。（3）GBA液铅覆盖剂。它由两部分组成:一部分是优质焦炭颗粒为主的固体载体，另一部分则是以各种低共熔无机盐为主的高温胶结剂。（4）煤渣覆盖剂。使用铅锅覆盖剂法进行铅污染防治的效果如何，关键取决于覆盖剂的性能与特点。不同的铅锅覆盖剂其效果也不尽相同。好的铅锅覆盖剂不仅具有较好的铅污染防治功能，而且能够达到节能降耗，保证产品质量的效果。因覆盖剂密封效果不理想，使得铅浴热处理的应用和推广受到了很大的限制。总的说来，上述的方法各有缺点，并不能完全满足现有的行业要求。降低铅浴过程中铅的挥发，以及对人和环境的危害，从材料学的角度讲无非就是降低铅的挥发速度或者铅的饱和蒸气压。铅浴淬火在还不能被其他方式完全取代之前，以它自身的优越性，仍将在较长时问内存在。对于铅浴淬火造成的铅污染的防治依然是我们研究探索的一个重要课题。选用液体合金作为铅浴覆盖剂，是铅浴合金领域的一大创新。该方法一方面可以解决各种固态颗粒覆盖剂在密封性能上难以解决的问题。液体合金良好的流动性能，保证了在钢丝进、出铅浴池时，其合金液能够以最快的速度自动弥合孔洞，阻止铅蒸汽的溢出，同时氧化铅的减少，避免了钢丝挂铅现象的出现。另一方面，液体合金覆盖在铅浴表面，将改变铅浴表面的压力平衡，进而影响液面的饱和蒸气压，进一步保证合金覆盖剂的密封性，使铅浴淬火能够继续得到推广。开发铅浴覆盖剂用液体合金，可以通过考虑铅浴合金与覆盖合金的化学相容性进行。此外，当增加单位时间的产量而不另外增加设备数量的时候，需要铅浴合金的材料具有较高的热容值。这样当更多的热量从钢帘线进入到铅浴中时，铅浴的温度升高并不明显。因而，采用大热容的铝合金是提高铅浴合金生产效率的一种有效手段。包含Cr和Sn的铝合金作为液体合金覆盖剂用于铅浴时，可以大大降低铅浴炉表面的铅蒸气压。铝锶合金最大的特点是在冶炼和使用过程中因为铝锶合金熔体容易氧化燃烧，生成致密的氧化膜和氮化膜。这种致密的熔体表面化合物膜能有效阻止铅蒸汽向大气中的挥发。也就是说，通过合金化的方法达到防止在热处理过程中铅的挥发和氧化问题，是解决铅浴热处理问题的发展方向之一。与铅锅覆盖剂相比，合金化防止铅在熔炼过程中挥发可以消除熔剂夹杂，降低对大气的污染。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以在480-550度大气条件下使用的屈氏体化热处理铅浴用高热容覆盖铝合金。该合金在此温度区间对钢线进行屈氏体化热处理时，不仅具有常用铅浴热处理的所有功能。其耐挥发性能和热容也远远高于现有的铅合金。该方法还具有生产成本低，便于大规模生产的特点。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种屈氏体化热处理铅浴用高热容覆盖铝合金。按重量百分比计，合金的组成为：Sr:0.8-1.2wt.%,Cr:0.5-1.0wt.%,Sn:2.5-4.0wt.%,Fe：1.0-2.0wt.%，Sc:0.4-0.8wt.%,Th:0.3-0.5wt.%,余量为铝。该铝锶合金在熔炼过程因为挥发和形成炉渣等原因而损失的重量在1.0-2.0wt.%左右。上述屈氏体化热处理铅浴用高热容覆盖铝合金的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到700-800度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在700-800度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为5-10m/min。该铸锭可以当做铅浴原料用于后续工序的铅浴热处理来对钢线进行屈氏体操作。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：（1）本专利技术专利针对目前钢线铅浴用铅的耐挥发性能不好的状态提供了一种新颖的材料学解决方案，也就是提供了一种有效的铝合金覆盖剂。该铝合金具有极其优异的耐挥发和耐氧化性能，可以达到在500-800度温度范围内在大气环境下静置5个小时而没有明显的氧化。在对该液态铝合金进行搅拌、吹气等熔体处理过程中，当其表面膜因剧烈搅拌被破坏后，能快速再生，成功阻碍合金的氧化和挥发。且该铝锶合金在熔炼过程因为挥发和形成炉渣等原因而损失的重量小于2.0wt.%左右。（1）对于传统铅浴热处理，在铅浴池上方检测铅蒸汽浓度为280-320mg/m3。相比而言，采用本专利设计的新型铅浴覆盖用铝合金，铅浴上方的铅蒸汽浓度为20-30mg/m3。与覆盖前相比，铅蒸汽浓度降低了80%以上。在500度，该铝合金的热容为35-42J/mol·K,而传统铝合金在该温度下的热容为28-30J/mol·K。当增加单位时间的产量而不另外增加设备数量的时候，更多的热量从钢帘线进入到铅浴中时，铅浴的温度升高并不明显。因而，采用大热容的铅合金是提高铅浴合金生产效率的一种有效手段。（2）该铝合金由于密度比铅合金低，而浮于铅合金表面。在铅浴合金的使用温度为480-550度范围内，该铝合金可以有效地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种屈氏体化热处理铅浴用高热容覆盖铝合金；按照重量百分比，该合金的成分为：Sr: 0.8‑1.2wt.%,Cr:0.5‑1.0wt.% ,Sn:2.5‑4.0wt.%,Fe：1.0‑2.0wt.%，Sc:0.4‑0.8wt.%, Th:0.3‑0.5wt.%,余量为铝。

【技术特征摘要】
1.一种屈氏体化热处理铅浴用高热容覆盖铝合金；按照重量百分比，该合金的成分为：Sr:0.8-1.2wt.%,Cr:0.5-1.0wt.%,Sn:2.5-4.0wt.%,Fe：1.0-2.0wt.%，Sc:0.4-0.8wt.%,Th:0.3-0.5wt.%,余量为铝。2.根据权利要求1所述屈氏体化热处理铅浴用高热容覆盖铝合金，其特征在于包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨长江，
申请(专利权)人：广州宇智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44