钢丝拉拔生产(第四章)-钢丝热处理.课件.ppt
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- 钢丝 拉拔 生产 第四 热处理 课件
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1、4.14.1热处理的目的和种类热处理的目的和种类4.24.2连续式索氏体化处理连续式索氏体化处理4.34.3钢丝热处理常见的缺陷和防止办法钢丝热处理常见的缺陷和防止办法一、钢丝热处理的目的一、钢丝热处理的目的1 1、为了消除冷加工造成的加工硬化现象,以利于进一步冷加工。、为了消除冷加工造成的加工硬化现象,以利于进一步冷加工。金属在再结晶温度以下的加工处理,称为冷加工。钢丝的拉拔过程是在室温下进行的,钢的再结晶温度为450500左右,拉丝属于冷加工。冷加工硬化:金属由于冷加工变形,使其强度、硬度增高,而塑性与韧性降低的现象,称为冷加工硬化。2 2、为了确保成品钢丝的最终机械性能或物理性能。、为了
2、确保成品钢丝的最终机械性能或物理性能。 (1)(1)成品钢丝的最终热处理,即成品钢丝以热处理状态交货的。成品钢丝的最终热处理,即成品钢丝以热处理状态交货的。例如:针布钢丝以淬火回火状态交货;合金工具钢丝、低碳通讯架空线钢丝要以退火状态交货;预应力钢丝要回火状态交货。(2)(2)为拉拔成具有高综合机械性能的成品钢丝,而对线坯进行显微组织准为拉拔成具有高综合机械性能的成品钢丝,而对线坯进行显微组织准备的热处理。备的热处理。例如:拉拔制绳钢丝或轮胎钢丝,对成品的坯料进行索氏体化处理,从而经拉拔后使成品钢丝具有高强度和良好的韧性。3 3、为了提高热轧线材的塑性及消除其组织的不均匀性,以利于拉拔的、为了
3、提高热轧线材的塑性及消除其组织的不均匀性,以利于拉拔的预先热处理。预先热处理。 例如:对盘条进行退火或正火处理。二、钢丝热处理的种类二、钢丝热处理的种类5 5、调质处理、调质处理1 1、正火处理、正火处理2 2、等温淬火处理、等温淬火处理3 3、退火处理、退火处理4 4、回火处理、回火处理1 1、正火处理、正火处理定义:将钢丝或线材加热到Ac3(亚共析钢)或Acm(过共析钢)以上一定的温度,保温一段时间,随后在空气中进行冷却,以获得珠光体组织的热处理方式,称为正火处理。用途:正火处理往往作为碳素钢丝的中间处理过程,而不作为钢丝拉制的成品处理。主要目的:软化钢丝。2 2、等温淬火处理、等温淬火处
4、理定义:将钢丝或线材加热到Ac3或Acm以上的温度(8501000),保温一段时间,随后在熔融的铅、盐、碱、沸水中或沸腾粒子床等恒温介质中进行冷却转变,以获得索氏体组织的热处理称为等温淬火处理,又称为索氏体化处理。大多数厂家冷却介质采用熔融的铅,所以工厂中习惯称为铅淬火。也有用熔盐或沸水作为淬火介质的,俗称盐淬火或沸水淬火。目的:获得索氏体组织。用途:生产高碳钢丝时,一般采用索氏体化处理作为拉拔成品前的热处理。如,生产制绳钢丝、轮胎钢丝、预应力钢丝、碳素弹簧钢丝和琴钢丝等。3 3、退火处理、退火处理退火是将金属和合金加热到适当温度,保持一定时间,然后缓慢冷却的热处理工艺。退火后组织亚共析钢是铁
5、素体加片状珠光体;共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。退火组织是接近平衡状态的组织。目的: (1)消除热轧线材中组织缺陷、非平衡组织和粗大晶粒,使机械性能均匀。 (2)消除由于拉拔过程所引起的硬化和脆性,提高其塑性和韧性,以利于加工过程继续进行。 (3)保证成品钢丝获得所需要的机械性能和金相组织。分类:球化退火、再结晶退火、低温退火等。(1)球化退火)球化退火钢丝加热到一定的温度(通常取Acl与Ac3或Acm之间的温度),保温一段时间后,再以不大于50/ h的冷却速度随炉冷却到550600,然后出炉空冷,使片状碳化物变为颗粒状,即得到所谓球化组织。球化退火处理不仅使钢丝的硬度下降,有利于冷加工和切
6、削加工,而且能为钢丝再加工成零件而需淬火时作原始组织准备。球化退火多用于工具、仪器仪表、滚珠轴承、缝纫机针、医疗器械等高碳钢丝与合金钢丝的生产。(2)再结晶退火)再结晶退火将冷拉钢丝加热到再结晶温度以上(碳钢的再结晶温度为450500),通常取略低于Acl点(或在Acl点),稍加保温,然后根据钢种不同,进行缓冷或急冷,使冷拉钢丝组织转变成新的等轴结晶(再结晶),即为再结晶退火。通过再结晶退火,可消除加工硬化,利于继续拉拔。使钢丝软化的中间退火以及某些软状态交货的低碳钢丝最终热处理,常用再结晶退火。钢丝再结晶退火也有采用连续作业方式进行的,此时钢丝在连续炉内加热到低于Acl 1015保温数十秒,
7、随后空冷即可,这种处理称为钢丝连续式再结晶退火。(3)低温退火)低温退火低温退火是将钢丝或线材加热到适当温度(通常在Acl温度以下),经保温后直接空冷,以消除内应力,恢复塑性。多用于合金钢丝生产。如,合金弹簧钢丝、合金工具钢丝等。4 4、回火处理、回火处理定义:将钢丝加热到Ac1以下某一温度,保温一定的时间,然后以一定的冷却速度冷却到室温的处理,称回火处理。用于钢丝处理时,将冷拉后钢丝加热到250370,保温短时间,再进行冷却。目的:清除不均匀残余应力,使钢丝的抗拉强度、屈服极限和伸长率增加,并增大其抗蠕变性能。钢丝的回火分为三种:1、低温回火:回火温度为150250。这是对于经淬火后要求保持
8、高硬度、高强度和耐磨性的工件或钢丝所采用。2、中温回火:回火温度为350450。这是为保证高的屈服强度和一定的韧性,得到回火屈氏体。3、高温回火:回火温度为500650,得到回火索氏体。高温回火几乎完全消除淬火内应力,并使钢丝可得到高强度和高韧性最良好配合的机械性能。5 5、调质处理、调质处理调质处理就是淬火加高温回火,即加热到Ac3或Acm以上的适当温度,在淬火介质中急冷,然后在熔盐或熔铅以及其它中性介质中加热到低于Ac1以下的某一温度进行回火。也称为油淬火。调质处理采用的回火温度较高(400500),以便获得回火索氏体组织,具有较高的强度、弹性和良好的韧性、耐疲劳性能。常作为成品钢丝的最终
9、热处理。经过这一热处理的成品钢丝在高的抗拉强度下具有良好的弹性、平直度、韧性、耐疲劳性能,并且组织和性能稳定,承受的工作温度也优于冷拔钢,使用这种钢丝的阀门弹簧使用寿命大大提高。广泛用于各种弹簧钢丝,如发动机阀门弹簧、压缩机气阀弹簧、汽车离合器和油泵咀弹簧、以及纺织用弹性针布钢丝的最终热处理上。铅淬火工艺铅淬火工艺工艺参数主要有: 1.加热温度 2.加热时间 3.淬火介质的温度 4. 淬火时间 加热目的:为了得到均匀一致的奥氏体。 1.加热温度钢丝加热温度对钢丝性能的影响,主要是通过对奥氏体晶粒大小和淬火时的过冷度的改变来实现的。影响钢丝加热温度的因素:(1)钢丝的含碳量(2)其它合金元素(3
10、)钢丝的直径 (4)原始组织钢丝加热温度计算的经验公式: 式中: TD钢丝的加热温度() C钢丝含碳量(%) D钢丝直径(mm)。 以弧度表示的角度930505DTCD1.25938 20arctan501.75DDTC钢丝的直径对加热温度的影响: 例:已知钢丝直径3.0毫米,含碳量为0.7%,需要进行索氏体化处理,求加热温度?解: 由 得 TD=930500.7%+53=910 由 得930505DTCD1.2593820arctan501.75DDTC1.2593820arctan501.753 1.2593820arctan50 0.71.7593820 0.784535918DDTC
11、钢丝加热温度在920以下,钢丝抗拉强度随着线温的升高而提高,这主要是由于随着线温的升高,碳溶解到奥氏体中的量逐渐增加,经铅淬火后,渗碳体的量也有所增加,故抗拉强度提高。 线温超过920后,碳的这个作用就不明显了,而是由于线温的升高,奥氏体晶粒变得愈来愈粗大,使晶界强化作用减弱,所以钢丝抗拉强度随线温升高而降。 不同含碳量的钢丝抗拉强度与加热温度的关系(460铅淬火) 钢丝加热时间的选择原则: 使钢丝加热后得到完全均匀一致的奥氏体,即完全奥氏体化。但加热时间又不宜过长,以防止奥氏体晶粒的粗大、钢丝表面氧化铁皮增多或造成表面脱碳。 2.加热时间加热时间确定方法:理论计算法,经验归纳法、实验法等。(
12、1)理论计算法所得结果与实际情况误差很大,工厂生产所定的钢丝加热时间,多不用理论计算方法。 (2)经验归纳法钢丝加热时间主要与钢丝直径、钢丝加热温度、炉子的形式和炉温曲线等有关。为此,按不同炉型和温度制度,分析总结归纳大量实际资料,建立一些经验公式或图表,可用来估算所需的加热时间。经验公式有: =(3060)D (s) (3-3) = 48 + 2.18D2 (s) (3-4) =(14 + 6D)D (s) (3-5) =(12 + 10D)D (s) (3-6)式中:D钢丝直径(mm) 钢丝加热时间(s)适用于卧式马弗炉中加热各种碳素钢丝适用于卧式三段式马弗炉加热各种碳素钢丝,但3-5适于
13、粗规格,3-6适于较小规格的钢丝。 (3)实验法 工厂生产所定的钢丝加热时间,多为通过实验法来测定的,实验法测定时的时间较可靠,且测定方便。实验法:借助加热时间(即钢丝运行速度)与钢丝抗拉强度之间有一定的关系,从而根据钢丝强度来断定最适宜的加热时间。原理:当钢丝以不同速度进行连续加热时,若速度太快,奥氏体未能充分形成,则钢丝强度将会降低。降低速度,以使碳化物充分溶解到奥氏体中,从而会使钢丝强度升高。当钢丝强度上升到最大值时,便可认为已形成均一的奥氏体。若继续减慢速度,则由于奥氏体晶粒长大,钢丝强度将再度下降。通过上述试验,获得钢丝强度最大时的速度就是最大允许速度(也就可得出最短的加热时间)。当
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