一种高韧性紧固件线材的球化退火工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高韧性紧固件线材的球化退火工艺，它包括如下步骤：将紧固件线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入保护气体，再将炉内的温度升至720-740℃，保温1-3h；第一阶段冷却：将炉内的温度以10℃/小时的速度冷却至680-700℃，保温2-4h；第二阶段冷却：继续将炉内的温度以20℃/小时的速度冷却至630-650℃；第三阶段冷却：紧固件线材自然冷却到常温。采用本发明所述的工艺方法处理后的紧固件线材金相组织均匀、韧性高、延展性高、硬度低，适合后续的高难度多次塑性加工成型，产品成型开裂率低。
【专利说明】一种高韧性紧固件线材的球化退火工艺
[0001]【技术领域】:
本发明涉及金属材料的退火工艺，具体涉及一种高韧性紧固件线材的球化退火工艺。
[0002]【背景技术】:
球化退火是改善钢组织与性能的基本途径之一，球化退火的主要目的是使钢铁材料的微观组织中的碳化物球化，降低材料的硬度，提高材料的塑性，降低材料的变形抗力，使材料易于塑性加工成型。紧固件为将两个或两个以上零件(或构件)紧固连接成为一件整体时所采用的一类机械零件的总称，在紧固件线材生产中要获得理想性能和组织，关键是选择适宜的球化退火工艺。
[0003]目前，在工业生产中对紧固件材料多采用双相区球化退火处理工艺来获得球化碳化物组织，这种工艺是利用不均匀奥氏体中未溶碳化物或奥氏体中高浓度碳偏聚区的非自法形核的有利作用来加速球化，然而事实上当温度在Al温度以上在0.5h以内碳化物即全部溶解，如果珠光体很细则这种溶解会更为迅速，因此，按照现有工艺如果加热到Al温度以上，随后缓冷到Al以下，则这种细珠光体组织则往往会被缓冷或保温过程中形成的粗大珠光体组织所替代，其结果反而不利于碳化物的球化，难以得到较为理想的珠光体球化组织，在生产紧固件线材时，金相组织不均匀，硬度偏高，韧性差，大批紧固件线材在冷加工成型后出现裂纹，轻者需将裂纹部位切除利用，重者直接导致生产的紧固件线材报废，严重影响紧固件线材的质量和成材率。
[0004]
【发明内容】
:
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，使用阶段式保温及缓慢冷却的方式对紧固件线材进行球化退火，采用本发明所述的工艺方法处理后的紧固件线材金相组织均匀、韧性高、延展性高、硬度低，适合后续的高难度多次塑性加工成型，产品成型开裂率低。
[0005]本发明的目的通过下述技术方案实现:
一种高韧性紧固件线材的球化退火工艺，它依次包括如下步骤:
A、将紧固件线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入保护气体，再将炉内的温度升至720-740°C，保温 l-3h ；
B、第一阶段冷却:将炉内的温度以10°C/小时的速度冷却至680-700°C，保温2_4h ；
C、第二阶段冷却:继续将炉内的温度以20°C/小时的速度冷却至630-650°C ；
D、第三阶段冷却:紧固件线材自然冷却到常温。
[0006]优选的，它依次包括如下步骤:
A、将紧固件线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入保护气体，再将炉内的温度升至730°C，保温 2h ；
B、第一阶段冷却:将炉内的温度以10°C/小时的速度冷却至690°C，保温3h ；
C、第二阶段冷却:继续将炉内的温度以20°C/小时的速度冷却至640°C ；
D、第三阶段冷却:紧固件线材自然冷却到常温。
[0007]其中，所述步骤A中，首先向热处理炉中充入纯度为99.99%的工业氮气，当炉内的温度升温至500°C时，关闭工业氮气，向热处理炉中充入甲醇裂解气。
[0008]其中，所述步骤C结束后，关闭甲醇裂解气，向热处理炉中充入纯度为99.99%的工业氮气。
[0009]其中，所述步骤A中将炉内的温度以90_120°C /小时的速度升温至720_740°C。
[0010]其中，所述第一阶段冷却和所述第二阶段冷却是通过风冷的方式进行冷却。
[0011]其中，所述紧固件线材的材质为冷镦用碳素钢SWRCH18A。
[0012]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
本发明提供的一种高韧性紧固件线材的球化退火工艺，首先升温至720-740°C进行保温，因为如果保温温度过高，渗碳体就会均匀溶于奥氏体中，从而形成单一均匀的奥氏体组织，按照球化理论，均匀的奥氏体冷却后转变成粒状渗碳体组织，很难转变成球状渗碳体组织，同理，当保温温度较低时，渗碳体没有被充分溶断，转变后的组织为块状珠光体，且分布不均匀，也很难得到组织均匀的球化珠光体。然后采用第一阶段冷却、第二阶段冷却和第三阶段冷却的缓慢冷却方式，使得渗碳体球化率逐渐升高，均匀度也更好，若冷却速度过快，得到的球化组织不均匀；若冷却速度过慢，原始组织中的片状渗碳体难以破碎，达不到良好的球化效果。综上，本发明采用升温、保温、第一阶段冷却、第二阶段冷却和第三阶段冷却的工艺达到了球化退火效果越好，紧固件线材延展性高、硬度低，适合后续的塑性加工成型，产品成型开裂率低的优点，同时该工艺流程简单，对设备要求不高，生产效率高，成本较低；经检测，经过处理的紧固件线材可达到如下技术指标:硬度(HV0.3) =110-130 ;抗拉强度:380-420 MPa ;球化级别:5_6 级。
[0013]【具体实施方式】:
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0014]实施例1
一种高韧性紧固件线材的球化退火工艺，它依次包括如下步骤:
A、将材质为SWRCH18A的紧固件线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入纯度为99.99%的工业氮气，将炉内的温度以90°C /小时的速度升温至500°C时，关闭工艺氮气，向热处理炉中充入甲醇裂解气，继续升温至720°C，保温3h ；
B、第一阶段冷却:将炉内的温度通过风冷的方式以10°C/小时的速度冷却至700°C，保温2h ；
C、第二阶段冷却:继续将炉内的温度通过风冷的方式以20°C/小时的速度冷却至630°C，关闭甲醇裂解气，向热处理炉中充入纯度为99.99%的工业氮气；
D、第三阶段冷却:紧固件线材自然冷却到常温。
[0015]将经过本实施例处理过的紧固件线材进行硬度检验，经检测其维氏硬度为110，抗拉强度为380MPa，球化率6级。
[0016]将经过本实施例处理过的紧固件线材横向在光学显微镜下(500X)进行金相分析，发现铁素体基体上弥散分布着粒状(或球状)碳化物，并且弥散均匀。
[0017]总之，采用本发明所述的工艺方法处理后的紧固件线材金相组织均匀、韧性高、延展性高、硬度低，适合后续的高难度多次塑性加工成型，产品成型开裂率低。
[0018]实施例2
一种高韧性紧固件线材的球化退火工艺，它依次包括如下步骤: A、将材质为SWRCH18A的紧固件线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入纯度99.99%的工业氮气，再将炉内的温度以110°C /小时的速度升温至500°C时，关闭工艺氮气，向热处理炉中充入甲醇裂解气，继续升温至730°C，保温2h ；
B、第一阶段冷却:将炉内的温度通过风冷的方式以10°C/小时的速度冷却至690°C，保温3h ；
C、第二阶段冷却:继续将炉内的温度通过风冷的方式以20°C/小时的速度冷却至640°C，关闭甲醇裂解气，向热处理炉中充入纯度为99.99%的工业氮气；
D、第三阶段冷却:紧固件线材自然冷却到常温。
[0019]将经过本实施例处理过的紧固件线材进行硬度检验，经检测其维氏硬度为118，，抗拉强度为395MPa，球化率5级。
[0020]将经过本实施例处理过的紧固件线材横向在光学显微镜下(500X)进行金相分析，发现铁素体基体上弥散分布着粒状(或球状)碳化物，并且弥散均匀。
[0021]总之，采用本发明所述的工艺方法处理后的紧固件线材金相组织均匀、韧性高、延展性高、硬度低，适合后续的高难度多次塑性加工成型，产品成型开裂率低。
[0022]实施例3
一种高韧性紧固件线材的球化退火工艺，它依次包括如下步骤:
A、将材质为SWRCH18A的紧固件线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入纯度99.99%的工业氮气，将炉内的温度以120°C /小时的速度升温至500°C时，关闭工艺氮气，向热处理炉中充入甲醇裂解气，继续升温至740°C，保温Ih ；
B、第一阶段冷却:将炉内的温度通过风冷的方式以10°C/小时的速度冷却至680°C，保温4h ；
C、第二阶段冷却:继续将炉内的温度通过风冷的方式以20°C/小时的速度冷却至650°C，关闭甲醇裂解气，向热处理炉中充入纯度为99.99%的工业氮气；
D、第三阶段冷却:紧固件线材自然冷却到常温。
[0023]将经过本实施例处理过的紧固件线材进行硬度检验，经检测其维氏硬度为130，抗拉强度为420MPa，球化率6级。
[0024]将经过本实施例处理过的紧固件线材横向在光学显微镜下(500X)进行金相分析，发现铁素体基体上弥散分布着粒状(或球状)碳化物，并且弥散均匀。
[0025]总之，采用本发明所述的工艺方法处理后的紧固件线材紧固件线材金相组织均匀、韧性高、延展性高、硬度低，适合后续的高难度多次塑性加工成型，产品成型开裂率低。
[0026]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种高韧性紧固件线材的球化退火工艺，其特征在于:它依次包括如下步骤: A、将紧固件线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入保护气体，再将炉内的温度升至720-740°C，保温 l-3h ； B、第一阶段冷却:将炉内的温度以10°C/小时的速度冷却至680-700°C，保温2_4h ； C、第二阶段冷却:继续将炉内的温度以20°C/小时的速度冷却至630-650°C ； D、第三阶段冷却:线材自然冷却到常温。
2.根据权利要求1所述的一种高韧性紧固件线材的球化退火工艺，其特征在于: A、将紧固件线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入保护气体，将炉内的温度升至730°C，保温 2h ； B、第一阶段冷却:将炉内的温度以10°C/小时的速度冷却至690°C，保温3h ； C、第二阶段冷却:继续将炉内的温度以20°C/小时的速度冷却至640°C ； D、第三阶段冷却:紧固件线材自然冷却到常温。
3.根据权利要求1或2所述的一种高韧性紧固件线材的球化退火工艺，其特征在于:所述步骤A中，首先向热处理炉中充入纯度为99.99%的工业氮气，当炉内的温度升温至500°C时，关闭工业氮气，向热处理炉中充入甲醇裂解气。
4.根据权利要求3所述的一种高韧性紧固件线材的球化退火工艺，其特征在于:所述步骤C结束后，关闭甲醇裂解气，向热处理炉中充入纯度为99.99%的工业氮气。
5.根据权利要求1所述的一种高韧性紧固件线材的球化退火工艺，其特征在于:所述步骤A中将炉内的温度以90-120°C /小时的速度升温至720-740°C。
6.根据权利要求1所述的一种高韧性紧固件线材的球化退火工艺，其特征在于:所述第一阶段冷却和所述第二阶段冷却是通过风冷的方式进行冷却。
7.根据权利要求1所述的一种高韧性紧固件线材的球化退火工艺，其特征在于:所述紧固件线材的材质为冷镦用碳素钢SWRCH18A。
【文档编号】C21D9/52GK104232858SQ201410429755
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】王斯华 申请人:东莞市科力钢铁线材有限公司