一种微合金化钢丝的热处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钢丝热处理，尤其涉及一种微合金化钢丝的热处理工艺。
【背景技术】
[0002]钢丝生产有三个环节:热处理、表面处理和冷加工，其中热处理是一个重要环节，其目的是:获得均匀的成分和适于冷加工的组织；消除加工硬化和内应力，以便进行下一步的冷加工；获得所需的力学性能、工艺性能和物理性能。
[0003]除线材本身的化学成份外，影响钢丝质量的因素最关键的就是热处理工艺，它决定了产品的使用寿命、抗拉强度、扭转次数、延伸率等各项指标，同时热处理工艺同线材的化学成份也密切相关。材料的机械性能决定于化学成分和组织结构，当成分一定时，性能主要决定于组织。由于钢丝要进行多次拉拔而且热处理后要求强度高综合性能好，因此，对奥氏体的晶粒度要求较高。奥氏体晶粒的大小决定于加热温度和保温时间及加热速度。
[0004]目前钢丝热处理涉及的钢种多为普通高碳钢，很少涉及高碳钢中添加微合金的钢种，采用现有热处理工艺无法满足微合金化钢丝的奥氏化要求，产品质量也无法保证。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种微合金化钢丝的热处理工艺，能够满足微合金化钢丝的奥氏化要求，为钢丝的后续加工做好组织准备。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现:
[0007]一种微合金化钢丝的热处理工艺，包括如下步骤:
[0008]1)微合金化钢丝主要化学成分重量百分比:
[0009]C:0.8 ?0.82% ；S1:0.17 ?0.3% ；Μη:0.6 ?0.9% ;P 彡 0.01% ；S ^ 0.01% ；Cr:0.1 ?0.2% ；N1:0.005 ?0.01% ；Cu:0.005 ?0.01% ；A1:0.005 ?0.01% ;余量为 Fe
及不可避免的杂质；
[0010]2)热处理工艺参数:
[0011]将直径为3?8mm的微合金化钢丝，以平均加热速度为2?18°C /秒的加热速度，加热到温度为910?920°C，保温时间:30?85s，使其实现快速奥氏体化，然后将钢丝放入索氏体化温度范围的铅浴中等温保持20?60s，取出后自然冷却。
[0012]所述热处理保温时间按钢丝直径规格具体为:
[0013]直径3mm,保温时间:30?35s ;直径4mm,保温时间:40?45s ;直径5mm,保温时间:50?55s ;直径6mm,保温时间:60?65s ;直径7mm,保温时间:70?75s ;直径8mm,保温时间:80?85s。
[0014]所述微合金化钢丝在铅浴中的等温保持时间按钢丝直径规格具体为:
[0015]直径3mm，保持时间:20?25s ;直径4臟，保持时间:25?30s ;直径5mm，保持时间:34?38s ;直径6mm,保持时间:40?45s ;直径7mm,保持时间:48?50s ;直径8mm,保持时间:55?60s。
[0016]所述索氏体化温度范围为550?560°C。
[0017]所述微合金化钢丝加热方式为煤气加热、感应加热、电阻炉加热或电接触加热方式中的一种。
[0018]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0019]采用本发明所述热处理工艺，解决了在高碳钢中加入微合金后的微合金化钢丝的热处理问题，能够满足对奥氏体转变后晶粒度的要求，为钢丝的后续加工做好组织准备，最终生产出高强度、高韧性钢丝。
【附图说明】
[0020]图1是本发明实施例1中3mm钢丝的金相组织图。
[0021]图2是本发明实施例2中5mm钢丝的金相组织图。
[0022]图3是本发明实施例3中7mm钢丝的金相组织图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明:
[0024]一种微合金化钢丝的热处理工艺，包括如下步骤:
[0025]1)微合金化钢丝主要化学成分重量百分比:
[0026]C:0.8 ?0.82% ；S1:0.17 ?0.3% ；Μη:0.6 ?0.9% ;P 彡 0.01% ；S ^ 0.01% ；Cr:0.1 ?0.2% ；N1:0.005 ?0.01% ；Cu:0.005 ?0.01% ；A1:0.005 ?0.01% ;余量为 Fe
及不可避免的杂质；
[0027]2)热处理工艺参数:
[0028]将直径为3?8mm的微合金化钢丝，以平均加热速度为2?18°C /秒的加热速度，加热到温度为910?920°C，保温时间:30?85s，使其实现快速奥氏体化，然后将钢丝放入索氏体化温度范围的铅浴中等温保持20?60s，取出后自然冷却。
[0029]所述热处理保温时间按钢丝直径规格具体为:
[0030]直径3mm,保温时间:30?35s ;直径4mm,保温时间:40?45s ;直径5mm,保温时间:50?55s ;直径6mm,保温时间:60?65s ;直径7mm,保温时间:70?75s ;直径8mm,保温时间:80?85s ；
[0031]所述微合金化钢丝在铅浴中的等温保持时间按钢丝直径规格具体为:
[0032]直径3mm，保持时间:20?25s ;直径4臟，保持时间:25?30s ;直径5mm，保持时间:34?38s ;直径6mm,保持时间:40?45s ;直径7mm,保持时间:48?50s ;直径8mm,保持时间:55?60s ；
[0033]所述索氏体化温度范围为550?560°C。
[0034]所述微合金化钢丝加热方式为煤气加热、感应加热、电阻炉加热或电接触加热方式中的一种。
[0035]在本发明所述微合金化钢丝的主要合金元素成分中，C、S1、Mn、P、S的含量在S82B钢种的普通钢丝热处理工艺范围之内，因此在S82B钢种普通钢丝热处理工艺的基础上，只需考虑Cr、N1、Cu对热处理过程的影响。
[0036]根据奥氏体化率大于95%及奥氏体晶粒度7?8级的技术要求，通过将钢丝奥氏体化后立即水淬即晶粒度试验，检验晶粒度及组织成分均匀度，分析添加元素对钢丝奥氏体转变完成时间的影响:直径为3?8mm的钢丝，其加热温度为910?920°C，平均加热速度为2?18°C /秒时，含Cr、N1、Cu合金元素的钢丝分别比不含这些合金元素的钢丝需延长保温时间5%、3%、2%，总计需延长保温时间10%。
[0037]以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
[0038]【实施例1】
[0039]微合金化钢丝主要化学成分重量百分比:
[0040]C:0.8 % ；S1:0.24 % ；Mn:0.7 % ；P:0.01 % ；S:0.01 % ；Cr:0.1 % ；N1:0.005 % ；Cu:0.005% ；A1:0.005% ;余量为Fe及不可避免的杂质；
[0041]热处理工艺过程如下:
[0042]将直径为3mm的微合金化钢丝，用煤气加热方式以平均加热速度为5°C /秒的加热速度，加热到温度为910°C，保温时间:30s，使其实现快速奥氏体化，然后将钢丝放入550°C索氏体化温度范围的铅浴中等温保持25s，取出后自然冷却。
[0043]热处理后的3mm的微合金化钢丝，纤维组织为S+少量P，索氏体化率达到1级，无脱碳层，强度为1361?1371MPa，其金相组织如图1所示。
[0044]【实施例2】
[0045]微合金化钢丝主要化学成分重量百分比:
[0046]C:0.8% ；S1:0.18% ；Mn:0.8% ；P:0.008% ；S:0.009% ；Cr:0.1% ；N1:0.007% ；Cu:0.006% ；A1:0.009% ;余量为Fe及不可避免的杂质；
[0047]热处理工艺过程如下:
[0048]将直径为5mm的微合金化钢丝，用煤气加热方式以平均加热速度为10°C /秒的加热速度，加热到温度为920°C，保温时间:50s，使其实现快速奥氏体化，然后将钢丝放入560°C的索氏体化温度范围的铅浴中等温保持35s，取出后自然冷却。
[0049]热处理后的5mm的微合金化钢丝，纤维组织为S+少量P，索氏体化率达到1级，无脱碳层，强度为1326?1332MPa，其金相组织如图2所示。
[0050]【实施例3】
[0051]微合金化钢丝主要化学成分重量百分比:
[0052]C:0.82% ；S1:0.24% ；Mn:00.9% ；P:0.006% ；S:0.008% ；Cr:0.2% ；N1:0.01% ；
Cu:0.01% ；A1:0.007% ;余量为Fe及不可避免的杂质；
[0053]热处理工艺过程如下:
[0054]将直径为7mm的微合金化钢丝，以平均加热速度为18°C /秒的加热速度，用煤气加热方式加热到温度为920°C，保温时间:75s，使其实现快速奥氏体化，然后将钢丝放入560°C的索氏体化温度范围的铅浴中等温保持50s，取出后自然冷却。
[0055]热处理后的7mm的微合金化钢丝，纤维组织为S+少量P，索氏体化率达到1级，脱碳层厚度为0.007mm，强度为1251?1297MPa，其金相组织如图3所示。
【主权项】
1.一种微合金化钢丝的热处理工艺，其特征在于，包括如下步骤: 1)微合金化钢丝主要化学成分重量百分比:C:0.8 ?0.82%；S1:0.17 ?0.3%;Μη:0.6 ?0.9%;P< 0.01%；S^ 0.01%；Cr:0.1 ?0.2% ；N1:0.005 ?0.01% ；Cu:0.005 ?0.01% ；A1:0.005 ?0.01% ;余量为 Fe 及不可避免的杂质； 2)热处理工艺参数: 将直径为3?8mm的微合金化钢丝，以平均加热速度为2?18°C /秒的加热速度，加热到温度为910?920°C，保温时间:30?85s，使其实现快速奥氏体化，然后将钢丝放入索氏体化温度范围的铅浴中等温保持20?60s，取出后自然冷却。2.根据权利要求1所述的一种微合金化钢丝的热处理工艺，其特征在于，所述热处理保温时间按钢丝直径规格具体为: 直径3mm,保温时间:30?35s ;直径4mm,保温时间:40?45s ;直径5mm,保温时间:50?55s ;直径6mm,保温时间:60?65s ;直径7mm,保温时间:70?75s ;直径8mm,保温时间:80 ?85s。3.根据权利要求1所述的一种微合金化钢丝的热处理工艺，其特征在于，所述微合金化钢丝在铅浴中的等温保持时间按钢丝直径规格具体为: 直径3mm，保持时间:20?25s ;直径4mm，保持时间:25?30s ;直径5mm，保持时间:34?38s ;直径6mm，保持时间:40?45s ;直径7mm，保持时间:48?50s ;直径8mm，保持时间:55 ?60s。4.根据权利要求1所述的一种微合金化钢丝的热处理工艺，其特征在于，所述索氏体化温度范围为550?560°C。5.根据权利要求1所述的一种微合金化钢丝的热处理工艺，其特征在于，所述微合金化钢丝加热方式为煤气加热、感应加热、电阻炉加热或电接触加热方式中的一种。
【专利摘要】本发明涉及一种微合金化钢丝的热处理工艺，包括如下步骤：1)微合金化钢丝主要合金元素成分：C:0.8～0.82％；Si:0.17～0.3％；Mn:0.6～0.9％；P≤0.01％；S≤0.01％；Cr:0.1～0.2％；Ni:0.005～0.01％；Cu:0.005～0.01％；Al:0.005～0.01％；2)热处理工艺参数：将直径为3～8mm的微合金化钢丝，以平均加热速度为2～18℃/秒的加热速度，加热到温度为910～920℃，保温时间30～85s，使其实现快速奥氏体化，然后将钢丝放入索氏体化温度范围的铅浴中等温保持20～60s，取出后自然冷却。与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用本发明所述热处理工艺，解决了在高碳钢中加入微合金后的微合金化钢丝的热处理问题，能够满足对奥氏体转变后晶粒度的要求，为钢丝的后续加工做好组织准备，最终生产出高强度、高韧性钢丝。
【IPC分类】C21D9/52, C22C38/42
【公开号】CN105296739
【申请号】CN201410334661
【发明人】赵宪海, 方国胜
【申请人】鞍钢钢绳有限责任公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2014年7月11日