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油淬火-回火钢丝产品介绍
东北特钢集团大连特殊钢丝有限公司徐效谦
摘要:本文简要介绍了油淬火-回火钢丝的特性,现行产品标准、产品发展方向;以及产品生产流程和工艺控制要点,为用户合理选用该类钢丝牌号,订购优质产品提供了有用信息。
关键词:油淬火-回火处理,预硬化处理,多次回火,在线探伤。
特殊钢丝中有一部分产品最终需要在淬火-回火状态下使用,传统的做法是金属制品厂提供冷拉或退火状态的钢丝,下游企业将钢丝制成相应零部件或元件,再进行淬火+回火处理,强韧性达到预定要求后交付使用。因为零部件或元件的尺寸、形状千变万化,带来最终热处理炉千差万别,势必造成生产成本增加,热处理性能波动加大。现在逐步演变成:将形状不复杂、加工成形方便的零部件或元件用钢丝的淬火+回火处理转移到金属制品厂进行,由此形成了一个新品种——淬火-回火钢丝。
1. 概况
油淬火-回火处理:指将拉拔到成品尺寸的钢丝,在连续炉中进行淬火和回火处理,展开的钢丝首先在连续炉中加热到完全奥氏体化温度,然后通过油槽淬火获得马氏体组织,再通过连续炉回火,获得预期的强韧性。油淬火-回火钢丝平直度好,力学性能的均匀性,制成零部件或元件后只需进行低温消除应力处理即直接可使用。
油淬火-回火热处理炉由张力放线装置、加热炉、油淬火槽、回火炉和收线机5个部分组成。常用于碳素弹簧钢丝、合金弹簧钢丝、弹性针布钢丝、合金结构钢丝和马氏体不锈钢丝等成品热处理,热处理后钢丝的显微组织通常为回火马氏体、回火托氏体或回火索氏体,具有很高的强度(硬度)、适宜的韧性和良好的挺直性能。
预硬化处理:是一种特殊的油淬火-回火处理,指钢丝拉拔到成品尺寸后进行油淬火处理,然后根据牌号及使用情况,再进行一次或多次高温回火处理,使钢丝的硬度或抗拉强度达到相应级别的要求。常用于冷作模具钢丝、热作模具钢丝和塑料模具钢丝等成品热处理。因为此类钢丝碳和合金元素含量较高,油淬火-回火时必须采用一些特殊的工艺措施:
①为保证碳和合金元素充分溶解,必须提高奥氏体化加热温度(有的高达1150℃),延长保温时间;
②淬火后钢丝中残留奥氏体含量大,为促使残奥分解确保钢丝达到预定硬度,必须选用多次回火的方法,回火保温时间比一般回火要延长数倍到数百倍。
③一般淬火-回火处理时,回火的目的是:促进马氏体转变成回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体或珠光体,回火后钢丝的韧性和塑性显著提高,但抗拉强度和硬度必然有不同幅度的下降。预硬化处理时,回火同样有促使组织转变的目的,但同时还具有沉淀硬化效应,钢中的Fe、Mn和合金元素(Cr、Mo、Ti、V、W、、Al等)的碳化物、氮化物或金属间化合物(γ'和γ''相)沉淀析出,钢丝可以做到在韧性和塑性显著提高的同时,抗拉强度和硬度无明显下降,甚至有所提高。
特殊的工艺要求决定了预硬化处理的设备与一般(弹簧钢丝)油淬火-回火设备有很大不同:弹簧钢丝通常选用连续炉进行油淬火-回火处理,淬火炉最高使用温度900℃,回火炉最高使用温度600℃,炉长相对较短。硬化处理的淬火和一次回火通常也选用连续炉,但炉子的最高使用温度和炉长均有大幅度的提高。目前世界先进水平的预硬化处理炉,淬火炉最高使用温度1150℃、有效加热区长度22m;回火炉最高使用温度700℃、有效加热区长度30m。此外,收放线系统可对钢丝施加一定的、可调整的预张力,以