[发明专利]一种超塑性中碳钢丝的球化退火工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及金属材料的退火工艺，具体涉及一种超塑性中碳钢丝的球化退火工艺。

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。超塑性中碳钢丝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。

目前市场上对中碳钢冷镦性能要求较高，因中碳钢含碳量较高，目前传统球化工艺难以满足客户使用需求，中国专利公开了一种中碳钢退火工艺，其专利号为201210313297.8采用的工艺是通过预先增加线材的内部应力，采用预抽真空，充氮气保护气氛，同时控制升加入速度＜150℃/h，降温速度＜50℃/h，720℃保温5小时，空冷到300℃出炉，这种工艺最终的金相组织为F+P球，级别为4-6级，其金相组织不均匀，硬度偏高，韧性差，难以满足对目前冷成型变形量大产品的客户需求，大批中碳钢丝在冷加工成型后出现裂纹，重者直接导致生产的中碳钢丝断裂报废，严重影响中碳钢丝的质量和成材率。

发明内容：

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种超塑性中碳钢丝的球化退火工艺，采用本发明所述的工艺方法处理后的超塑性中碳钢丝金相组织均匀、塑性高、延展性高，适合后续的高难度多次塑性加工成型，产品成型开裂率低。

本发明的目的通过下述技术方案实现： 

一种超塑性中碳钢丝的球化退火工艺，它依次包括如下步骤：

A、将钢丝置于热处理炉中，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3-5h；

B、第一阶段冷却：将炉内的温度以10℃/小时的速度冷却至660-680℃，保温3-5h；

C、第二阶段冷却：继续将炉内的温度以20℃/小时的速度冷却至610-630℃；

D、第三阶段冷却：钢丝自然冷却到常温。

优选的，它依次包括如下步骤：

A、将钢丝置于热处理炉中，向热处理炉中充入保护气体，再将炉内的温度升至730℃，保温4h；

B、第一阶段冷却：将炉内的温度以10℃/小时的速度冷却至670℃，保温4h；

C、第二阶段冷却：继续将炉内的温度以20℃/小时的速度冷却至620℃；

D、第三阶段冷却：钢丝自然冷却到常温。

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℃时，关闭工业氮气，向热处理炉中充入甲醇裂解气。

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。

其中，所述步骤A中将炉内的温度以90-120℃/小时的速度升温至720-740℃。

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。

其中，所述超塑性中碳钢丝的材质为冷镦用中碳钢SWRCH35K。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本发明提供的一种超塑性中碳钢丝的球化退火工艺，首先升温至720-740℃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，超塑性中碳钢丝延展性高、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，经过处理的超塑性中碳钢丝可达到如下技术指标：硬度（HV0.3）：120-140；抗拉强度：500-550 MPa；球化级别：5-6级。

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。

  实施例1

一种超塑性中碳钢丝的球化退火工艺，它依次包括如下步骤：