CN102876859B - 一种螺丝线材的球化退火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属材料的退火工艺，具体涉及一种螺丝线材的球化退火工艺，它包括如下步骤：将螺丝线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入惰性气体，再将炉内的温度升至710-730℃，保温5-8h；第一阶段冷却：将炉内的温度以20℃/小时的速度冷却至540-560℃；第二阶段冷却：继续将炉内的温度以80℃/小时的速度冷却至390-410℃；第三阶段冷却：螺丝线材出炉并自然冷却到常温。采用本发明所述的工艺方法处理后的螺丝线材延展性高、硬度低，适合后续的塑性加工成形，产品成形开裂率低。

Description

一种螺丝线材的球化退火工艺
技术领域
本发明涉及金属材料的退火工艺，具体涉及一种螺丝线材的球化退火工艺。
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形。在螺丝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。
公开号为CN1245524C的中国发明专利介绍了一种低碳低合金钢球化退火工艺，将工件放入退火炉内，控制加热温度和时间，进行退火过程，其特征是退火过程中采取下述方法和步骤：a、采用机械泵快速抽取退火炉内空气，当炉内形成10-50pa的真空度时，机械泵停止工作，随即向炉内通入纯度为99.8%工业氮气，当炉内压力达到1500-2500pa的正压力时，停止充氮；b、随着炉内缓慢卸压，当压力降至150-300pa的正压力时，重复步骤a；c、以上“间歇式真空+充填氮气”的步骤重复进行，直至退火工艺结束。
目前，在生产中，冶炼低碳合金钢的螺丝线材时，按照现有工艺对螺丝线材进行缓慢冷却或退火后，硬度偏高，大批螺丝线材出现裂纹，轻者需将裂纹部位切除利用，重者直接导致生产的螺丝线材报废，严重影响螺丝线材的质量和成材率。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种螺丝线材的球化退火工艺，采用本发明所述的工艺方法处理后的螺丝线材延展性高、硬度低，适合后续的塑性加工成形，产品成形开裂率低。
本发明的目的通过下述技术方案实现： 
一种螺丝线材的球化退火工艺，它依次包括如下步骤：
A、将螺丝线材置于热处理炉中，将螺丝线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入惰性气体，再将炉内的温度升至710-730℃，保温5-8h；
B、第一阶段冷却：将炉内的温度以20℃/小时的速度冷却至540-560℃；
C、第二阶段冷却：继续将炉内的温度以80℃/小时的速度冷却至390-410℃
D、第三阶段冷却：螺丝线材出炉并自然冷却到常温。
优选的，它依次包括如下步骤：
A、将螺丝线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入惰性气体，再将炉内的温度升至720℃，保温6h；
B、第一阶段冷却：将炉内的温度以20℃/小时的速度冷却至550℃；
C、第二阶段冷却：继续将炉内的温度以80℃/小时的速度冷却至400℃
D、第三阶段冷却：螺丝线材出炉并自然冷却到常温。
其中，所述步骤A充入的惰性气体为纯度99.9%的工业氮气。
其中，所述步骤A中将炉内的温度以100-145℃/小时的速度升温至710-730℃。
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，所述螺丝线材的材质为低碳合金钢10B21。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本发明提供的一种螺丝线材的球化退火工艺，首先升温至710-730℃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，也很难得到球化组织。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，螺丝线材延展性高、硬度低，适合后续的塑性加工成形，产品成形开裂率低的优点，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。
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
一种螺丝线材的球化退火工艺，它依次包括如下步骤：
A、将材质为低碳合金钢10B21的螺丝线材置于热处理炉中，将螺丝线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入纯度为99.9%的工业氮气，将炉内的温度以100℃/小时的速度升温至710℃，保温5h；
B、第一阶段冷却：将炉内的温度通过风冷的方式以20℃/小时的速度冷却至540℃；
C、第二阶段冷却：继续将炉内的温度通过风冷的方式以80℃/小时的速度冷却至390℃
D、第三阶段冷却：螺丝线材出炉并自然冷却到常温。
将经过本实施例处理过的螺丝线材进行洛氏硬度检验，经检测其硬度为117。
将经过本实施例处理过的螺丝线材横向在光学显微镜下进行金相分析，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。
总之，采用本发明所述的工艺方法处理后的螺丝线材延展性高、硬度低，适合后续的塑性加工成形，产品成形开裂率低。
实施例2
一种螺丝线材的球化退火工艺，它依次包括如下步骤：
A、将材质为低碳合金钢10B21的螺丝线材置于热处理炉中，将螺丝线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入纯度99.9%的工业氮气，再将炉内的温度以130℃/小时的速度升温至720℃，保温6h；
B、第一阶段冷却：将炉内的温度通过风冷的方式以20℃/小时的速度冷却至550℃；
C、第二阶段冷却：继续将炉内的温度通过风冷的方式以80℃/小时的速度冷却至400℃
D、第三阶段冷却：螺丝线材出炉并自然冷却到常温。
将经过本实施例处理过的螺丝线材进行洛氏硬度检验，经检测其硬度为116。
将经过本实施例处理过的螺丝线材横向在光学显微镜下(500×)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。
总之，采用本发明所述的工艺方法处理后的螺丝线材延展性高、硬度低，适合后续的塑性加工成形，产品成形开裂率低。
实施例3
一种螺丝线材的球化退火工艺，它依次包括如下步骤：
A、将材质为低碳合金钢10B21的螺丝线材置于热处理炉中，将螺丝线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入纯度99.9%的工业氮气，将炉内的温度以145℃/小时的速度升温至730℃，保温8h；
B、第一阶段冷却：将炉内的温度通过风冷的方式以20℃/小时的速度冷却至560℃；
C、第二阶段冷却：继续将炉内的温度通过风冷的方式以80℃/小时的速度冷却至410℃
D、第三阶段冷却：螺丝线材出炉并自然冷却到常温。
将经过本实施例处理过的螺丝线材进行洛氏硬度检验，经检测其硬度为118。
将经过本实施例处理过的螺丝线材横向在光学显微镜下(500×)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。
总之，采用本发明所述的工艺方法处理后的螺丝线材延展性高、硬度低，适合后续的塑性加工成形，产品成形开裂率低。
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。

Claims (5)

1.一种螺丝线材的球化退火工艺，其特征在于：它依次包括如下步骤：
A、将螺丝线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入惰性气体，再将炉内的温度升至710-730℃，保温5-8h；
B、第一阶段冷却：将炉内的温度以20℃/小时的速度冷却至540-560℃；
C、第二阶段冷却：继续将炉内的温度以80℃/小时的速度冷却至390-410℃；
D、第三阶段冷却：螺丝线材出炉并自然冷却到常温，
其中，所述螺丝线材的材质为低碳合金钢10B21。
2.根据权利要求1所述的一种螺丝线材的球化退火工艺，其特征在于：它依次包括如下步骤：
A、将螺丝线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入惰性气体，再将炉内的温度升至720℃，保温6h；
B、第一阶段冷却：将炉内的温度以20℃/小时的速度冷却至550℃；
C、第二阶段冷却：继续将炉内的温度以80℃/小时的速度冷却至400℃；
D、第三阶段冷却：螺丝线材出炉并自然冷却到常温。
3.根据权利要求1所述的一种螺丝线材的球化退火工艺，其特征在于：所述步骤A充入的惰性气体为纯度99.9%的工业氮气。
4.根据权利要求1所述的一种螺丝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100-145℃/小时的速度升温至710-730℃。
5.根据权利要求1所述的一种螺丝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。
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