[发明专利]渗碳钢丝和其生产方法

说明书

本申请是申请日为2005年10月27日、申请号为200510118512.9、发明名称为“渗碳钢丝和其生产方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及钢渗碳的方法，特别地涉及渗碳工艺中提高轮胎结构中所用低碳钢丝的碳含量、同时改善钢丝的耐腐蚀性和橡胶粘合性的方法。

背景技术

在车辆轮胎中引入钢带束层大大提高了强度、耐久性和性能。这类带束层通常由结构化的钢丝层组成，这些钢丝包埋在橡胶配混物中形成带束层。由于轮胎中存在高应力，因此对带束层中引入的钢丝的物理性能、包括钢丝的延展性、拉伸和冲击强度进行严格控制，以便生产为在轮胎中使用而进行优化的带束层。除了上面提到的钢丝的物理性能之外，用于轮胎中的钢丝的其他物理性能，包括耐腐蚀性和与相关橡胶配混物粘合的能力同样是重要的。粘合特性对于保证在带束层中钢丝不与相关橡胶分离是尤其重要的。

影响钢丝物理性能的一种钢的组分是所含的碳。通常，具有高含碳量的钢丝被用于制造轮胎的带束层。高碳钢具有高强度的有利性能，这使得它对于在轮胎应用中使用是优选的。“高碳钢”是指具有大约0.6％到1.5％碳含量的钢。钢丝的粘合性可以通过在钢丝中引入粘合性改进剂例如钴、铜或者黄铜而得到改进，然而，通过引入这些试剂来改进钢丝，一般涉及购买较昂贵的预先加工的钢丝，或者对钢丝实施附加的加工步骤。为了避免对钢丝进行附加的加工，轮胎制造商可以选择地将粘合性改进剂引入相关的橡胶，而非引入钢丝。这种方法虽然改进了钢对橡胶的粘合性，但是也导致了分散在橡胶中的粘合性改进剂的浪费，这些粘合性改进剂没有完全到达钢丝和橡胶的接触点。

虽然高碳钢对于在轮胎应用中使用是优选的，但是其与相当的低碳钢相比是较昂贵的。此外，用于轮胎工业中的钢丝通常通过将钢丝拉伸到其最终直径来生产。与低碳钢相比，高碳钢的钢丝通常相对难以被拉伸成适当尺寸的丝，这导致生产费用增加。此外，这种丝目前需要分开地加工，以便施加为了获得提高的耐腐蚀性和橡胶粘合性所必需的涂料或者其他试剂，由此增加了附加的加工步骤。为了满足轮胎的技术规范，轮胎制造商需要承担这些附加的费用；然而，为了生产高含碳量、耐腐蚀、能够粘合到橡胶上的钢丝，优选的是从廉价的低碳钢丝开始并在单一加工步骤中提高碳含量以及获得耐腐蚀性和提高的橡胶粘合性。这样，材料成本、加工时间和加工步骤数目能够被减少，而不牺牲按照现有方法加工的高碳钢丝的益处。

本发明通过提出用于制造用于有用的应用的高碳钢丝的新方法和工艺而解决了这一问题，该方法通过将低碳钢丝渗碳以提高钢丝的碳含量，并且在相同的加工期间中，在用于提高耐腐蚀性和橡胶粘合性的适当试剂存在下将钢丝渗碳来进行。这样，借助于一种工艺，能够将廉价的低碳钢丝转化为有用的、高含碳量的、耐腐蚀的、能够粘合到橡胶上的钢丝，后者可用于各种应用。

发明内容

按照本发明的一个方面，在渗碳剂存在下将低碳钢渗碳，产生高碳钢丝。

按照本发明的另一个方面，使用固体渗碳剂将低碳钢丝渗碳，形成高碳钢。

按照本发明的又一个方面，使用液体渗碳剂将低碳钢丝渗碳，形成高碳钢。

按照本发明的另一个方面，使用气体渗碳剂将低碳钢丝渗碳，形成高碳钢。

按照本发明的另一个方面，在添加剂存在下将低碳钢丝渗碳，得到具有提高的耐腐蚀性的高碳钢丝。

按照本发明的另一个方面，在添加剂存在下将低碳钢丝渗碳，得到具有提高的橡胶粘合性的高碳钢丝。

按照本发明的另一个方面，在大约1200℃到1350℃的温度下将低碳钢丝渗碳。

按照本发明的另一个方面，将渗碳钢丝迅速地淬火和退火，以生产可用于制造车辆轮胎的钢丝。

在阅读和理解了以下详细说明之后，本领域技术人员能够更清楚本发明的其他益处和优点。

附图说明

在某些部分和部分的排列中，本发明可以采取一定的物理形式，在本说明书和作为说明书的一部分的附图中将对其优选实施方案进行详细描述和举例说明，其中：

图1描绘了用于渗碳的钢丝。

图2描绘了在本发明的渗碳工艺期间钢丝的横截面。

图3是按照本发明的方法渗碳的钢丝的微观结构图像。

图4是显示按照本发明方法渗碳的钢丝的微观结构的另一个图像。

图5是按照本发明方法渗碳的钢丝的又一个图像。

图6描绘了淬火介质中的渗碳钢丝。

图7A-7C显示了按照本发明中和特别是以下实施例1中教导的方法渗碳的钢丝的微观结构。图7A是渗碳轧制钢丝。图7B是渗碳轧制钢丝表面区域的微观结构。图7C是渗碳钢丝芯部的微观结构。