高碳钢盘条快速时效检测方法与流程

本发明涉及一种金属材料的热处理工艺，尤其是一种高碳钢盘条快速时效检测方法。

背景技术：

高碳钢盘条主要用于生产1960MPa级的桥梁缆索，由于C元素含量较高，盘条轧制过程中进行索氏体化处理，冷却速度较快，其内部的氢原子不能及时扩散逃逸，且盘条内部相变应力和热应力均较大，盘条轧制后塑性较低，下游用户无法直接进行拉拔加工。所以盘条轧制后需通过时效过程进行氢的逃逸和应力释放，提高盘条塑性。目前主要采用自然时效方法，时效时间为30天以上；由于自然时效时间较长，不能及时完成产品性能检验、判断自然时效后产品的面缩率，会严重影响订单交付。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种可有效地判断面缩率的高碳钢盘条快速时效检测方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的方法步骤为：先将高碳钢的盘条试样自然时效0～36h；再将盘条试样在121～149℃加热保温6～16h；加热完成后，冷却盘条试样；然后检验盘条试样的面缩率；所检测是面缩率与自然时效30天及以上的面缩率正相关。

本发明所述盘条试样采用空冷方式冷却至室温。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明在对高碳钢盘条自然时效过程氢原子的扩散速度进行研究的基础上，采用快速时效的方法对盘条进行时效处理，时效后对盘条的面缩率性能进行检测，实现了盘条质量的快速判定和用户订单及时交付。

本发明是针对钢厂生产的高碳钢盘条的快速时效检测工艺，经过快速时效处理的盘条试样，直接进行面缩率检验，检验结果能够准确评估进行自然时效后的盘条的力学性能。本发明中加热温度和时间对于时效效果影响较大，加热温度较高则盘条发生组织转变，温度较低则氢原子无法完全扩散逃逸，所以要将加热温度控制在合适的范围内；由于碳含量较高，盘条轧制后组织中渗碳体比例增加，而氢原子在铁素体和渗碳体中的扩散速度不同，所以需要依据盘条的组织确定加热时间，既避免了能源浪费又使氢原子充分扩散逃逸。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例1中快速时效后盘条拉拔断口形貌图；

图2是本发明实施例1中30天自然时效后盘条拉拔断口形貌图；

图3是本发明实施例3中快速时效后盘条拉拔断口形貌图；

图4是本发明实施例3中30天自然时效后盘条拉拔断口形貌图。

具体实施方式

本高碳钢盘条快速时效检测方法包括快速时效过程和检测过程；具体工艺如下所述：

1、所述高碳钢盘条化学成分的重量百分含量为：C0.85～0.91%，Si0.20～1.00%，Mn0.60～0.90%，Cr0.25～0.35%，Al0.015～0.040%，P≤0.025%，S≤0.025%，V0.02～0.07%，Cu≤0.20%，Ca≤0.0030%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

2、快速时效过程：A、进行快速时效处理前，盘条试样自然时效时间0～36h，

B、将加热炉内的温度升至121～149℃，再将盘条试样置于加热炉中，保温6～16h。最好能根据盘条规格（直径）和钢中碳含量调整加热时间：盘条规格越大，盘条中心位置的氢原子扩散到盘条表面的路程越长，所需的时间也越多；碳含量越高，相应的各种碳化物氢陷阱数量增加，增加了氢扩散的难度，因此需要更长的加热时间保证氢完全逃逸。

C、加热完成后，盘条试样采用空冷方式冷却至室温。

3、检测过程：盘条试样直接进行面缩率检验，检验结果能够准确评估进行自然时效后的盘条的力学性能。当快速时效后盘条试样的面缩率达到30％及以上时，其对应批次的盘条经过30天及以上自然时效后面缩率能够达到30％及以上，满足下游用户拉拔处理要求；当快速时效后盘条试样的面缩率低于30％时，其对应批次的盘条经过30天及以上自然时效后面缩率低于30％，会出现磨具磨损严重、拉拔断裂的情况。

实施例1：本高碳钢盘条快速时效检测方法的具体工艺如下所述。

盘条化学成分为：C0.85％，Si1.00％，Mn0.80％，Cr0.30％，Al0.020％，P0.015％，S0.010％，V0.02％，Cu0.005％，Ca0.0010％，其余为Fe和不可避免的杂质元素；盘条Ф12.5mm。

检测工艺为：盘条试样先自然时效时间12h，再在加热炉内121℃保温6h，然后采用空冷方式冷却至室温，最后检测面缩率为40%。

本实施例盘条试样所对应批次盘条自然时效30天后面缩率40.4%，拉拔过程顺利。图1是盘条试样快速时效后盘条拉拔断口形貌图，图2是盘条试样30天自然时效后盘条拉拔断口形貌图。由图1、2可见，两个断口纤维区与放射区颜色一致，界限不明显，说明放射区韧窝量也较多，是塑性较好的表现。

实施例2：本高碳钢盘条快速时效检测方法的具体工艺如下所述。

盘条化学成分为：C0.87％，Si0.20％，Mn0.60％，Cr0.25％，Al0.015％，P0.015％，S0.009％，V0.04％，Cu0.009％，Ca0.0010％，其余为Fe和不可避免的杂质元素；规格为Ф13mm。

检测工艺为：盘条试样先自然时效时间7h，再在加热炉内140℃保温8h，然后采用空冷方式冷却至室温，最后检测面缩率为33％。

本实施例盘条试样所对应批次盘条自然时效30天后面缩率32.4％，拉拔过程顺利。

实施例3：本高碳钢盘条快速时效检测方法的具体工艺如下所述。

盘条化学成分为：C0.91％，Si0.50％，Mn0.90％，Cr0.35％，Al0.040％，P0.013％，S0.011％，V0.07％，Cu0.004％，Ca0.0011％，其余为Fe和不可避免的杂质元素；规格为Ф14mm。

检测工艺为：盘条试样先自然时效时间25h，再在加热炉内149℃保温11h，然后采用空冷方式冷却至室温，最后检测面缩率为28％。

本实施例盘条试样所对应批次盘条自然时效30天后面缩率28.2％，拉拔处理过程磨具损耗严重，出现拉拔断裂的情况。图3是盘条试样快速时效后盘条拉拔断口形貌图，图4是盘条试样30天自然时效后盘条拉拔断口形貌图，由图3、4可见，两个断口纤维区和放射区颜色明显不同，界限明显，这时塑性不好的典型特征。

实施例4：本高碳钢盘条快速时效检测方法的具体工艺如下所述。

盘条化学成分为：C0.89％，Si0.70％，Mn0.75％，Cr0.30％，Al0.021％，P0.013％，S0.010％，V0.06％，Cu0.008％，Ca0.0009％，其余为Fe和不可避免的杂质元素；规格为Ф12.5mm。

检测工艺为：盘条试样先自然时效时间36h，再在加热炉内130℃保温16h，然后采用空冷方式冷却至室温，最后检测面缩率为42%。

本实施例盘条试样所对应批次盘条自然时效30天后面缩率42.9%，拉拔过程顺利。

实施例5：本高碳钢盘条快速时效检测方法的具体工艺如下所述。

盘条化学成分为：C0.88％，Si0.82％，Mn0.68％，Cr0.31％，Al0.033％，P0.025％，S0.025％，V 0.05％，Cu 0.20％，Ca0.0030％，其余为Fe和不可避免的杂质元素；规格为Ф12.5mm。

检测工艺为：盘条试样先自然时效时间0.5h，再在加热炉内125℃保温15h，然后采用空冷方式冷却至室温，最后检测面缩率为27％。

本实施例盘条试样所对应批次盘条自然时效30天后面缩率27.6％，拉拔处理过程磨具损耗严重，出现拉拔断裂的情况。

实施例6：本高碳钢盘条快速时效检测方法的具体工艺如下所述。

盘条化学成分为：C0.91％，Si0.93％，Mn0.72％，Cr0.27％，Al0.018％，P0.018％，S0.016％，V 0.03％，Cu 0.15％，Ca0.0023％，其余为Fe和不可避免的杂质元素；规格为Ф13mm。

检测工艺为：盘条试样先在加热炉内145℃保温14h，然后采用空冷方式冷却至室温，最后检测面缩率为36%。

本实施例盘条试样所对应批次盘条自然时效30天后面缩率35.6%，拉拔过程顺利。