一種高韌性緊固件線材的球化退火工藝的製作方法
2023-05-04 23:10:06 2
一種高韌性緊固件線材的球化退火工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種高韌性緊固件線材的球化退火工藝，它包括如下步驟：將緊固件線材置於熱處理爐中，向熱處理爐中充入保護氣體，再將爐內的溫度升至720-740℃，保溫1-3h；第一階段冷卻：將爐內的溫度以10℃/小時的速度冷卻至680-700℃，保溫2-4h；第二階段冷卻：繼續將爐內的溫度以20℃/小時的速度冷卻至630-650℃；第三階段冷卻：緊固件線材自然冷卻到常溫。採用本發明所述的工藝方法處理後的緊固件線材金相組織均勻、韌性高、延展性高、硬度低，適合後續的高難度多次塑性加工成型，產品成型開裂率低。
【專利說明】一種高韌性緊固件線材的球化退火工藝
[0001]【技術領域】:
本發明涉及金屬材料的退火工藝，具體涉及一種高韌性緊固件線材的球化退火工藝。
[0002]【背景技術】:
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，使材料易於塑性加工成型。緊固件為將兩個或兩個以上零件(或構件)緊固連接成為一件整體時所採用的一類機械零件的總稱，在緊固件線材生產中要獲得理想性能和組織，關鍵是選擇適宜的球化退火工藝。
[0003]目前，在工業生產中對緊固件材料多採用雙相區球化退火處理工藝來獲得球化碳化物組織，這種工藝是利用不均勻奧氏體中未溶碳化物或奧氏體中高濃度碳偏聚區的非自法形核的有利作用來加速球化，然而事實上當溫度在Al溫度以上在0.5h以內碳化物即全部溶解，如果珠光體很細則這種溶解會更為迅速，因此，按照現有工藝如果加熱到Al溫度以上，隨後緩冷到Al以下，則這種細珠光體組織則往往會被緩冷或保溫過程中形成的粗大珠光體組織所替代，其結果反而不利於碳化物的球化，難以得到較為理想的珠光體球化組織，在生產緊固件線材時，金相組織不均勻，硬度偏高，韌性差，大批緊固件線材在冷加工成型後出現裂紋，輕者需將裂紋部位切除利用，重者直接導致生產的緊固件線材報廢，嚴重影響緊固件線材的質量和成材率。
[0004]
【發明內容】
:
本發明的目的是克服現有技術存在的不足，使用階段式保溫及緩慢冷卻的方式對緊固件線材進行球化退火，採用本發明所述的工藝方法處理後的緊固件線材金相組織均勻、韌性高、延展性高、硬度低，適合後續的高難度多次塑性加工成型，產品成型開裂率低。
[0005]本發明的目的通過下述技術方案實現:
一種高韌性緊固件線材的球化退火工藝，它依次包括如下步驟:
A、將緊固件線材置於熱處理爐中，向熱處理爐中充入保護氣體，再將爐內的溫度升至720-740°C，保溫 l-3h ；
B、第一階段冷卻:將爐內的溫度以10°C/小時的速度冷卻至680-700°C，保溫2_4h ；
C、第二階段冷卻:繼續將爐內的溫度以20°C/小時的速度冷卻至630-650°C ；
D、第三階段冷卻:緊固件線材自然冷卻到常溫。
[0006]優選的，它依次包括如下步驟:
A、將緊固件線材置於熱處理爐中，向熱處理爐中充入保護氣體，再將爐內的溫度升至730°C，保溫 2h ；
B、第一階段冷卻:將爐內的溫度以10°C/小時的速度冷卻至690°C，保溫3h ；
C、第二階段冷卻:繼續將爐內的溫度以20°C/小時的速度冷卻至640°C ；
D、第三階段冷卻:緊固件線材自然冷卻到常溫。
[0007]其中，所述步驟A中，首先向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業氮氣，當爐內的溫度升溫至500°C時，關閉工業氮氣，向熱處理爐中充入甲醇裂解氣。
[0008]其中，所述步驟C結束後，關閉甲醇裂解氣，向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業氮氣。
[0009]其中，所述步驟A中將爐內的溫度以90_120°C /小時的速度升溫至720_740°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，所述緊固件線材的材質為冷鐓用碳素鋼SWRCH18A。
[0012]本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果:
本發明提供的一種高韌性緊固件線材的球化退火工藝，首先升溫至720-740°C進行保溫，因為如果保溫溫度過高，滲碳體就會均勻溶於奧氏體中，從而形成單一均勻的奧氏體組織，按照球化理論，均勻的奧氏體冷卻後轉變成粒狀滲碳體組織，很難轉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，轉變後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。然後採用第一階段冷卻、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，本發明採用升溫、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，緊固件線材延展性高、硬度低，適合後續的塑性加工成型，產品成型開裂率低的優點，同時該工藝流程簡單，對設備要求不高，生產效率高，成本較低；經檢測，經過處理的緊固件線材可達到如下技術指標:硬度(HV0.3) =110-130 ;抗拉強度:380-420 MPa ;球化級別:5_6 級。
[0013]【具體實施方式】:
為了便於本領域技術人員的理解，下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。
[0014]實施例1
一種高韌性緊固件線材的球化退火工藝，它依次包括如下步驟:
A、將材質為SWRCH18A的緊固件線材置於熱處理爐中，向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業氮氣，將爐內的溫度以90°C /小時的速度升溫至500°C時，關閉工藝氮氣，向熱處理爐中充入甲醇裂解氣，繼續升溫至720°C，保溫3h ；
B、第一階段冷卻:將爐內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:繼續將爐內的溫度通過風冷的方式以20°C/小時的速度冷卻至630°C，關閉甲醇裂解氣，向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業氮氣；
D、第三階段冷卻:緊固件線材自然冷卻到常溫。
[0015]將經過本實施例處理過的緊固件線材進行硬度檢驗，經檢測其維氏硬度為110，抗拉強度為380MPa，球化率6級。
[0016]將經過本實施例處理過的緊固件線材橫向在光學顯微鏡下(500X)進行金相分析，發現鐵素體基體上彌散分布著粒狀(或球狀)碳化物，並且彌散均勻。
[0017]總之，採用本發明所述的工藝方法處理後的緊固件線材金相組織均勻、韌性高、延展性高、硬度低，適合後續的高難度多次塑性加工成型，產品成型開裂率低。
[0018]實施例2
一種高韌性緊固件線材的球化退火工藝，它依次包括如下步驟: A、將材質為SWRCH18A的緊固件線材置於熱處理爐中，向熱處理爐中充入純度99.99%的工業氮氣，再將爐內的溫度以110°C /小時的速度升溫至500°C時，關閉工藝氮氣，向熱處理爐中充入甲醇裂解氣，繼續升溫至730°C，保溫2h ；
B、第一階段冷卻:將爐內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:繼續將爐內的溫度通過風冷的方式以20°C/小時的速度冷卻至640°C，關閉甲醇裂解氣，向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業氮氣；
D、第三階段冷卻:緊固件線材自然冷卻到常溫。
[0019]將經過本實施例處理過的緊固件線材進行硬度檢驗，經檢測其維氏硬度為118，，抗拉強度為395MPa，球化率5級。
[0020]將經過本實施例處理過的緊固件線材橫向在光學顯微鏡下(500X)進行金相分析，發現鐵素體基體上彌散分布著粒狀(或球狀)碳化物，並且彌散均勻。
[0021]總之，採用本發明所述的工藝方法處理後的緊固件線材金相組織均勻、韌性高、延展性高、硬度低，適合後續的高難度多次塑性加工成型，產品成型開裂率低。
[0022]實施例3
一種高韌性緊固件線材的球化退火工藝，它依次包括如下步驟:
A、將材質為SWRCH18A的緊固件線材置於熱處理爐中，向熱處理爐中充入純度99.99%的工業氮氣，將爐內的溫度以120°C /小時的速度升溫至500°C時，關閉工藝氮氣，向熱處理爐中充入甲醇裂解氣，繼續升溫至740°C，保溫Ih ；
B、第一階段冷卻:將爐內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:繼續將爐內的溫度通過風冷的方式以20°C/小時的速度冷卻至650°C，關閉甲醇裂解氣，向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業氮氣；
D、第三階段冷卻:緊固件線材自然冷卻到常溫。
[0023]將經過本實施例處理過的緊固件線材進行硬度檢驗，經檢測其維氏硬度為130，抗拉強度為420MPa，球化率6級。
[0024]將經過本實施例處理過的緊固件線材橫向在光學顯微鏡下(500X)進行金相分析，發現鐵素體基體上彌散分布著粒狀(或球狀)碳化物，並且彌散均勻。
[0025]總之，採用本發明所述的工藝方法處理後的緊固件線材緊固件線材金相組織均勻、韌性高、延展性高、硬度低，適合後續的高難度多次塑性加工成型，產品成型開裂率低。
[0026]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，因此依本發明申請專利範圍所作的等同變化，都包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種高韌性緊固件線材的球化退火工藝，其特徵在於:它依次包括如下步驟: A、將緊固件線材置於熱處理爐中，向熱處理爐中充入保護氣體，再將爐內的溫度升至720-740°C，保溫 l-3h ； B、第一階段冷卻:將爐內的溫度以10°C/小時的速度冷卻至680-700°C，保溫2_4h ； C、第二階段冷卻:繼續將爐內的溫度以20°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.根據權利要求1所述的一種高韌性緊固件線材的球化退火工藝，其特徵在於: A、將緊固件線材置於熱處理爐中，向熱處理爐中充入保護氣體，將爐內的溫度升至730°C，保溫 2h ； B、第一階段冷卻:將爐內的溫度以10°C/小時的速度冷卻至690°C，保溫3h ； C、第二階段冷卻:繼續將爐內的溫度以20°C/小時的速度冷卻至640°C ； D、第三階段冷卻:緊固件線材自然冷卻到常溫。
3.根據權利要求1或2所述的一種高韌性緊固件線材的球化退火工藝，其特徵在於:所述步驟A中，首先向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業氮氣，當爐內的溫度升溫至500°C時，關閉工業氮氣，向熱處理爐中充入甲醇裂解氣。
4.根據權利要求3所述的一種高韌性緊固件線材的球化退火工藝，其特徵在於:所述步驟C結束後，關閉甲醇裂解氣，向熱處理爐中充入純度為99.99%的工業氮氣。
5.根據權利要求1所述的一種高韌性緊固件線材的球化退火工藝，其特徵在於:所述步驟A中將爐內的溫度以90-120°C /小時的速度升溫至720-740°C。
6.根據權利要求1所述的一種高韌性緊固件線材的球化退火工藝，其特徵在於: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.根據權利要求1所述的一種高韌性緊固件線材的球化退火工藝，其特徵在於:所述緊固件線材的材質為冷鐓用碳素鋼SWRCH18A。
【文檔編號】C21D9/52GK104232858SQ201410429755
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月28日 優先權日:2014年4月23日
【發明者】王斯華 申請人:東莞市科力鋼鐵線材有限公司