钢丝拉拔生产(第四章)-钢丝热处理

加热时间确定方法：
理论计算法，经验归纳法、实验法等。
4.2连续式索氏体化处理
（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。
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。
4.1钢丝热处理的目的和种类
（1）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
例如：对盘条进行退火或正火处理。
4.1钢丝热处理的目的和种类
二、钢丝热处理的种类
1、正火处理 2、等温淬火处理 3、退火处理 4、回火处理
5、调质处理
4.1钢丝热处理的目的和种类
1、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。
（大于加热钢丝的破断拉力），使钢丝发生断裂。遇到这种情况应减慢 热处理速度，并适当降低炉温，以防止钢丝过热。
4.2连续式索氏体化处理
经验公式一：
按上式计算表明，钢丝直径愈大，钢丝热处理速度则愈小。但该式所得
的炉子小时产量（即单位时间里通过炉子的钢丝的重量）却与钢丝直径 成正比例（因小时产量与D2· S=KD成正比）。但是，炉子的最大小时
产量却取决于燃烧器的燃烧能力。因此，当炉子达到最大的小时产量后，
将不再遵循上式公式，而应当控制炉子的小时产量为恒定的方法来调整 速度，即按下式来计算：
Q = 0.375D2· S
(3—8)
式中：Q——加热炉的小时产量，公斤／小时
D——钢丝直径，毫米
S——钢丝的热处理速度，米／分
4.2连续式索氏体化处理
适用于卧式三段式马弗炉加热各种碳素钢丝， 但3-5适于粗规格，3-6适于较小规格的钢丝。
4.2连续式索氏体化处理
（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
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150℃～250℃。这是对于经淬火后要求保持高硬度、
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350℃～450℃。这是为保证高的屈服强度和一定的
4.2连续式索氏体化处理
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）钢丝的直径 （4）原始组织
4.2连续式索氏体化处理
钢丝的直径对加热温度的影响：
钢丝加热温度计算的经验公式：
TD93050C5D
D1.25 TD93820arctan1.7550C
式中：
TD——钢丝的加热温度（℃） C——钢丝含碳量（%） D——钢丝直径（mm）。
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。
4.1钢丝热处理的目的和种类
2、为了确保成品钢丝的最终机械性能或物理性能。
(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。 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
4.2连续式索氏体化处理
钢丝直径的影响：
钢丝直径——钢丝直径增大，铅浴温度应降低。 原因：
（1）在连续式钢丝铅淬火时，钢丝直径愈大，则带入铅浴中的热量愈多，造 成铅浴温度梯度愈大，即靠近加热炉处0.5~1.0m的过热区温度愈高（生产粗钢 丝当铅槽无循环铅液或降温措施时，该处温度可高达700～800℃)。这样势必 会减慢钢丝在铅浴中的冷却速度，造成奥氏体在较高温度下转变。
经验公式有：
τ =（30~60）D （s） （3-3） τ = 48 + 2.18D2 （s） （3-4）
适用于卧式马弗炉中加 热各种碳素钢丝
τ =（14 + 6D）D （s） （3-5）
τ =（12 + 10D）D （s） （3-6）
式中：D——钢丝直径（mm） τ ——钢丝加热时间（s）
调质处理采用的回火温度较高(400℃～500℃)，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。
D 1.25 1.75
50C
938 20 arctan 3 1.25 50 0.7 1.75
938 20 0.7845 35
918℃
4.2连续式索氏体化处理
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。
（3）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。
4.1钢丝热处理的目的和种类
4、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250℃～370℃，保温短时间，再进行冷
于50℃/ h的冷却速度随炉冷却到550～600℃，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。
间)。
4.2连续式索氏体化处理
经验公式一：
当试验求出某一线径的最高允许速度后，则将该线径乘以其最高允许速 度，并假设其乘积为一常数K，而其它线径的速度可按下式求出：
D· S = K
式中：D——钢丝直径，毫米
S——钢丝热处理速度，米／分
K——常数，毫米· 米／分
对于小直径的钢丝，速度应有一定的限制。因为往往按照公式会得出不 切实际的速度，即速度过高，以致放线速度过快，引起拉力负荷过大
奥氏体稳定性增强 奥氏体稳定性减弱 较高温下转变 先共析铁素体
应适当降低铅液温度，以增加钢丝在铅槽中的冷却速度，使其尽
可能达到临界冷却速度，以避免(或减少)先共析铁素体的出现，得到 均匀一致的索氏体组织。
通常含碳量每减少0.1％，铅浴温度降低约10℃。
高碳钢丝——因为过冷奥氏体较稳定，冷却过程中不易(或不会)析出 先共析铁素体，因此可取较高的铅浴温度。
4.1钢丝热处理的目的和种类
2、等温淬火处理
定义：将钢丝或线材加热到Ac3或Acm以上的温度 （850~1000℃），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。
——以弧度表示的角度
4.2连续式索氏体化处理
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
TD93050C5D
TD=930－50×0.7%+5×3=910℃
由 得
T D93820arctanD 1 .7 1 5 .2550C
TD
938
20 arctan
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。
4.1钢丝热处理的目的和种类
3、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。
第四章 钢丝热处理
内容简要
4.1热处理的目的和种类 4.2连续式索氏体化处理 4.3钢丝热处理常见的缺陷和防止办法
4.1热处理的目的和种类
4.1钢丝热处理的目的和种类
一、钢丝热处理的目的