[发明专利]在亚共析钢线材中获得细化的全珠光体组织的方法及装置

说明书

本发明公开了一种在亚共析钢线材中获得细化的全珠光体组织的方法及装置，主要通过亚共析钢在奥氏体温度区形成高度弥散细小的高碳浓度区域，在随后冷却到珠光体转变温度时，这些细小的高碳浓度区域能够促进过冷奥氏体珠光体相变“浓度起伏”的要求，从而改变亚共析钢珠光体相变条件，提高珠光体形核率与转变速率。从而得到先共析铁素体含量低，珠光体团尺寸细化的全珠光体组织。该方法包括利用感应加热和离心风机风冷，首先亚共析钢线材通过预处理获得均匀的片层珠光体组织。随后在奥氏体化温度与过冷奥氏体伪共析相区反复的加热冷区1‑5次，最后过线材加热到奥氏体化温度后快速冷却到500‑600℃温度区间，即可完成珠光体相变。

技术领域

本发明涉及金属线材微观组织性能与相变过程控制领域，属于金属线材制品加工领域。

背景技术

普通碳素钢盘条是生产钢丝(线材)的主要原材料，而细珠光体组织(索氏体)是线材的重要组织。为了提高线材的韧性，盘条钢的碳含量一般主要在0.6-0.7％C的亚共析范围，由此可以降低珠光体组织中渗碳体片层厚度，提高韧性[1]。但是在亚共析钢范围内，则容易出现先共析铁素体，块状的先共析铁素体在冷拔过程中会导致位错在铁素体中大量缠接，造成应力集中，从而在拔丝过程中断裂，因此在线材冷变形加工领域，都希望得到高索氏体化率的盘条(索氏体化率＞95％)。

从钢的组织性能关系来说，珠光体钢的强度主要受片层间距影响，而其塑韧性主要受晶粒尺寸和团尺寸影响，对[2-4]冷变形线材，高的塑性有利于其冷拔拔制性能，细化的原奥氏体晶粒可以提高塑性，但根据Hall-Petch关系，屈服强度σ0.2将随晶粒的细化而增加，这一现象是完全不利于钢丝冷变形的需要的，因为钢丝制造需要通过冷拔变形来实现，屈服强度的提高会提高拔制卷线动力，从而加大设备负荷。同时细化晶粒也会导致过冷奥氏体等温转变C曲线左移，加快先共析铁素体的转变，这也不利于索氏体化率的提高[5]，因此单纯细化晶粒并非是高性能冷板线材的最佳选择。

目前珠光体线材的生产制造过程中，只针对珠光体团尺寸的控制来说，还没有单一的控制手段。一般来说，原奥氏体晶粒细小，在相变过程中，能够提供形核位置的晶界密度较大，则其珠光体团尺寸相对细小，而对于力学性能的改变，较难准确分辨是珠光体团尺寸细化的影响还是晶粒尺寸细化的影响。

本发明的背景就在于此，上述背景中涉及以下参考文献。

[1]Yi H L,Full pearlite obtained by slow cooling in medium carbonsteel[J].Materials Science and Engineering A,2010,527:7600-7604。

[2]Toribio J,Relationship between microstructure and strength ineutectoid steels[J].Materials Science and Engineering A,2004,387–389:227-230。

[3]Elwazri A M,Wanjara P,Yuea S,The effect of microstructuralcharacteristics of pearlite on the mechanical properties of hypereutectoidsteel[J].Materials Science and Engineering A,2005,404:91-98。

[4]Akhmad A K,Mutoha Y,Miyashita Y et al.,Effects of pearlitemorphology and specimen thickness on fatigue crack growth resistance inferritic–pearlitic steels[J].Materials Science and Engineering A,2006,428:262-269。