一种缩短热轧盘条退火周期的球化退火工艺.pdf

一种缩短热轧盘条退火周期的球化退火工艺，属于金属线材退火工艺技术领域。其技术方案是：首先将片层状珠光体升温至770-790℃，保温适当时间使片状渗碳体快速熔断，使未溶解的碳化物颗粒能够促进奥氏体向球化显微组织的转变；然后冷却到710-730℃保温4-6小时，使熔断的渗碳体聚集呈球状，随保温时间延长，渗碳体球化率逐渐升高，均匀度逐渐升高。再采用三阶段冷却的缓慢冷却方式，保证球化组织的均匀性。本发明达到了退火效果好、工艺流程简单、退火周期短、生产效率高、成本较低的优点。采用本发明所述的工艺方法处理后的紧固件线材金相组织均匀、韧性高、延展性高、硬度低，适合后续的塑形加工成形，产品冷成形开裂率低。

1.  一种缩短热轧盘条退火周期的球化退火工艺，其特征在于：它包括如下步骤：
A、将紧固件线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入保护气体，再将炉内的温度升至770-790℃,保温1-3小时；
B、第一阶段冷却：将炉内的温度以30℃/小时的速度冷却至710-730℃，保温4-6小时；
C、第二阶段冷却：继续将炉内的温度以50℃/小时的速度冷却至490-510℃；
D、第三阶段冷却：盘卷出炉自然冷却到常温。

2.  根据权利要求1所述的缩短热轧盘条退火周期的球化退火工艺，其特征在于：所述工艺步骤的优选方案如下：
A、将紧固件线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入保护气体，再将炉内的温度升至780℃,保温1.5小时；
B、第一阶段冷却：将炉内的温度以30℃/小时的速度冷却至720℃，保温5小时；
C、第二阶段冷却：继续将炉内的温度以50℃/小时的速度冷却至500℃；
D、第三阶段冷却：盘卷出炉自然冷却到常温。

3.  根据权利要求2所述的缩短热轧盘条退火周期的球化退火工艺，其特征在于：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，当炉内温度升温至630℃时，通入的保护气氛将改为持续氮气+RX气体，当炉内温度升温至680℃，关闭工业氮气，只向热处理炉中充入RX气体。

4.  根据权利要求3所述的缩短热轧盘条退火周期的球化退火工艺，其特征在于：所述步骤A中将炉内的温度以100-140℃/小时升温至760-780℃。

5.  根据权利要求4所述的缩短热轧盘条退火周期的球化退火工艺，其特征在于：所述步骤C中，当热处理炉内温度冷却到665℃，关闭RX气体，向热处理炉中充入工业氮气，以排空炉内的RX气体。

6.  根据权利要求5所述的缩短热轧盘条退火周期的球化退火工艺，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。

一种缩短热轧盘条退火周期的球化退火工艺
技术领域
本发明涉及一种热轧盘条退火工艺，特别是一种能够缩短SCM435热轧盘条退火周期的球化退火工艺，属于金属线材退火工艺技术领域。
背景技术
球化退火是改善钢组织与性能的基本途径之一，通过球化退火处理能够使钢铁材料的微观组织中碳化物球化，降低材料的硬度，提高材料的塑形，降低材料的变形抗力，使材料易于塑形加工成形。球化退火处理往往需要长达20h以上的时间，是紧固件生产工序中耗能、耗时最多的工序。因此，通过优化退火工艺，缩短退火周期，具有重要的意义。
中国专利号CN102994710A公开了一种超塑性紧固件线材的球化退火工艺，所述紧固件线材的材质为合金结构钢SCM435，这种退火工艺采取下述方法和步骤：A、将紧固件线材置于热处理炉中，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650℃时，关闭工业氮气，向热处理炉中充入甲醇裂解气，再将炉内的温度以95-130℃/小时的速度升至750℃，保温6h；B、第一阶段冷却：将炉内的温度采用风冷方式以30℃/小时的速度冷却至670℃，保温5h，保温结束后，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；C、第二阶段冷却：继续将炉内的温度采用风冷方式以50℃/小时的速度冷却至400℃；D、第三阶段冷却：紧固件线材自然冷却到常温。这种球化退火工艺的主要缺点是退火时间长、耗能多。
目前，在生产紧固件线材时，按照现有工艺对紧固件线材进行缓慢冷却或退火，退火周期偏长，影响生产效率；另外，较长的退火保温时间，造成能源消耗较大，造成加工成本的上升。随着生产的快速发展，必须有效地提高生产效率，同时要大力推进节能减排，满足环境保护要求，因此在生产中改进退火工艺是十分必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种缩短热轧盘条退火周期的球化退火工艺，这种能够在保证产品质量前提下，进一步缩短退火周期，降低加工成本，满足生产的需要。
解决上述技术问题的技术方案是：
一种缩短热轧盘条退火周期的球化退火工艺，它包括如下步骤：
A、将紧固件线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入保护气体，再将炉内的温度升至770-790℃,保温1-3小时；
B、第一阶段冷却：将炉内的温度以30℃/小时的速度冷却至710-730℃，保温4-6小时；
C、第二阶段冷却：继续将炉内的温度以50℃/小时的速度冷却至490-510℃；
D、第三阶段冷却：盘卷出炉自然冷却到常温。
上述缩短热轧盘条退火周期的球化退火工艺，所述工艺步骤的优选方案如下：
A、将紧固件线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入保护气体，再将炉内的温度升至780℃,保温1.5小时；
B、第一阶段冷却：将炉内的温度以30℃/小时的速度冷却至720℃，保温5小时；
C、第二阶段冷却：继续将炉内的温度以50℃/小时的速度冷却至500℃；
D、第三阶段冷却：盘卷出炉自然冷却到常温。
上述缩短热轧盘条退火周期的球化退火工艺，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，当炉内温度升温至630℃时，通入的保护气氛将改为持续氮气+RX气体，当炉内温度升温至680℃，关闭工业氮气，只向热处理炉中充入RX气体。
上述缩短热轧盘条退火周期的球化退火工艺，所述步骤A中将炉内的温度以100-140℃/小时升温至760-780℃。
上述缩短热轧盘条退火周期的球化退火工艺，所述步骤C中，当热处理炉内温度冷却到665℃，关闭RX气体，向热处理炉中充入工业氮气，以排空炉内的RX气体。
上述缩短热轧盘条退火周期的球化退火工艺，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。
本发明的有益效果是：
本发明的方法采用等温球化退火工艺原理，首先将片层状珠光体升温至770-790℃，保温适当时间使片状渗碳体快速熔断，并保证在奥氏体中保持一定程度的不均匀性，使未溶解的碳化物颗粒能够促进奥氏体向球化显微组织的转变。然后采用冷却到710-730℃保温4-6小时，使熔断的渗碳体聚集呈球状，随保温时间延长，渗碳体球化率逐渐升高，均匀度逐渐升高。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可以保证球化组织的均匀性。
本发明采用合适的升温速率、保温时间、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退火效果好、工艺流程简单、退火周期短、生产效率高、成本较低的优点。
采用本发明所述的工艺方法处理后的紧固件线材金相组织均匀、韧性高、延展性高、硬度低，适合后续的塑形加工成形，产品冷成形开裂率低。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步详细的描述。
实施例1
一种缩短SCM435热轧盘条退火周期的球化退火工艺，它包括如下步骤：
A、将材质为SCM435的紧固件线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入纯度为99.99%的工业氮气，将炉内的温度以100℃/小时的速度升温至630℃时，通入的保护气氛将改为持续氮气+RX气体，当炉内温度升温至680℃，关闭工业氮气，只向热处理炉中充入RX气体,再将炉内的温度升至770℃,保温3小时；
B、第一阶段冷却：将炉内的温度通过风冷的方式以30℃/小时的速度冷却至710℃，保温6小时；
C、第二阶段冷却：继续将炉内的温度通过风冷的方式以50℃/小时的速度冷却至665℃，关闭RX气体，向热处理炉中充入工业氮气，以排空炉内的RX气体，继续通过风冷的方式以50℃/小时的速度将炉内温度冷却到490℃；
D、第三阶段冷却：紧固件线材自然冷却到常温。
将经过本实例处理过的紧固件线材横向在光学显微镜下（1000X）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。
实施例2
一种缩短SCM435热轧盘条退火周期的球化退火工艺，它包括如下步骤：
A、将材质为SCM435的紧固件线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入纯度为99.99%的工业氮气，将炉内的温度以120℃/小时的速度升温至630℃时，通入的保护气氛将改为持续氮气+RX气体，当炉内温度升温至680℃，关闭工业氮气，只向热处理炉中充入RX气体,再将炉内的温度升至780℃,保温1.5小时；
B、第一阶段冷却：将炉内的温度通过风冷的方式以30℃/小时的速度冷却至720℃，保温5小时；
C、第二阶段冷却：继续将炉内的温度通过风冷的方式以50℃/小时的速度冷却至665℃，关闭RX气体，向热处理炉中充入工业氮气，以排空炉内的RX气体，继续通过风冷的方式以50℃/小时的速度将炉内温度冷却到500℃；
D、第三阶段冷却：紧固件线材自然冷却到常温。
将经过本实例处理过的紧固件线材横向在光学显微镜下（1000X）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。
实施例3
一种缩短SCM435热轧盘条退火周期的球化退火工艺，它依次包括如下步骤：
A、将材质为SCM435的紧固件线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入纯度为99.99%的工业氮气，将炉内的温度以140℃/小时的速度升温至630℃时，通入的保护气氛将改为持续氮气+RX气体，当炉内温度升温至680℃，关闭工业氮气，只向热处理炉中充入RX气体,再将炉内的温度升至790℃,保温1小时；
B、第一阶段冷却：将炉内的温度通过风冷的方式以30℃/小时的速度冷却至730℃，保温4小时；
C、第二阶段冷却：继续将炉内的温度通过风冷的方式以50℃/小时的速度冷却至665℃，关闭RX气体，向热处理炉中充入工业氮气，以排空炉内的RX气体，继续通过风冷的方式以50℃/小时的速度将炉内温度冷却到510℃；
D、第三阶段冷却：紧固件线材自然冷却到常温。
将经过本实例处理过的紧固件线材横向在光学显微镜下（1000X）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。
实施例1-3，采用GB/T230的方法，在退火盘条横截面上进行硬度测试，检验数值如表1。
表1实施例1-3的退火周期及硬度结果

实施例1-3的结果显示，采用本发明所述的工艺方法处理紧固件线材具有退火周期短、生产效率高、节能降本的优点，同时处理后的紧固件线材延展性高、硬度低，适合后续的冷加工成形，产品冷成形开裂率低。
本发明针对当前线材改制行业退火周期较长、能耗较高问题，通过优化退火工艺参数，实现节能降耗、提高生产效率的目的，为高强度冷镦钢提供了一种简化退火处理方法。
本发明无需增加设备和投资，不增加生产成本，充分利用现有设备和工艺，采用合理退火工艺参数，实现了缩短球化退火周期的生产方法，在生产快速发展的形势下，为企业产品市场竞争力提供了保证。