高碳钢丝铅浴热处理工艺与性能研究

摘要

钢丝质量与盘条、塑性变形和热处理均有密切关系，热处理是钢丝生产过程中的关键环节。铅浴热处理被广泛应用于钢丝制品行业，然而关于钢丝铅浴热处理工艺、组织结构和力学性能之间关系的研究报道并不多。本文以常用的高碳70钢为研究对象，采用金相显微镜和扫描电子显微镜对钢丝微观组织进行观察，利用微机控制电子万能试验机、线材扭转试验机和数字式显微硬度计对钢丝力学性能参数进行测定，分析比较了不同厂家生产的盘条质量，初步探索了钢丝组织、性能随拉拔变形程度的变化规律，重点研究了铅浴热处理工艺对钢丝组织、性能的影响。结果如下:
　　两厂家生产盘条的轧制质量对比结果表明:两种盘条的尺寸精度都能满足C级精度标准要求，但两种盘条的化学成分在元素种类和含量上具有差异，其中，盘条1的抗拉强度稍高，断面收缩率较低，且其抗拉强度和断面收缩率的离散程度均较高，这与该盘条化学成分波动较大有关。
　　通过对拉拔变形过程中珠光体钢丝的金相组织观察和力学性能测试，发现拉拔变形程度越大，组织越细小，纤维状形态越明显，抗拉强度越高，韧性越好。
　　研究了铅浴淬火加热转变过程中不同直径钢丝金相组织、抗拉强度与加热时间的关系，发现钢丝铅浴热处理的加热转变过程基本分为4个阶段:随加热时间的延长(0s～154s)，组织依次发生应变时效与回复、再结晶和珠光体球化、奥氏体形成、奥氏体成分均匀化与晶粒长大。当钢丝受热完全奥氏体化时，其抗拉强度达到峰值。
　　回归分析结果表明，铅浴热处理时钢丝完全奥氏体化所需加热时间Y与钢丝直径X满足线性关系Y=A+B*X(B＞0)。在实验研究基础上，对钢丝实际生产所采用的加热时间进行了优化调整，发现对细规格钢丝采用更短加热时间和对粗规格钢丝采用更长加热时间，得到的产品性能更佳。
　　研究了铅浴淬火冷却转变过程中铅温对不同直径钢丝力学性能和微观组织的影响，发现钢丝铅浴热处理的冷却转变规律遵循钢的等温转变C曲线:经充分奥氏体化的钢丝，随着等温冷却温度的下降，分别转变成珠光体、索氏体、托氏体、上贝氏体。在特定的铅温下，钢丝冷却转变为索氏体时具有优异的综合力学性能，最适合钢丝的后续拉拔。铅温为503℃～518℃时，φ2.70mm～φ5.50mm钢丝组织中索氏体含量较多且片层间距较小，强塑性的配合较好。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 钢丝、钢丝绳的行业现状与发展趋势

1．2 钢丝、钢丝绳的生产工艺

1．2．1 工艺流程

1．2．2 盘条的表面处理

1．2．3 冷拉拔工艺

1．2．4 热处理工艺

1．3 明火加热炉热处理作业线简介

1．3．1 明火加热炉的结构特点

1．3．2 加热温度和加热时间

1．3．3 铅温和在铅时间

1．4 课题研究背景和内容

第二章 试验材料和方法

2．1 试验材料

2．2 试验方法

2．2．1 研究路线

2．2．2 试验参数

2．3 力学性能测试

2．3．1 单向拉伸试验

2．3．2 扭转性能试验

2．3．3 显微硬度测量

2．4 微观组织分析

2．4．1 样品制备与组织观察

2．4．2 珠光体片层间距测量

2．4．3 索氏体化率测量

2．5 数据处理软件

第三章 两种盘条的微观组织和性能对比

3．1 化学成分

3．2 力学性能

3．3 金相组织

3．4 扫描电子显微镜观察

3．5 尺寸精度

3．6 本章小结

第四章 珠光体钢丝的组织与力学性能分析

4．1 金相组织

4．2 力学性能

4．3 本章小结

第五章 钢丝铅浴热处理时的加热转变

5．1 加热时间对不同直径钢丝微观组织的影响

5．1．1 Φ5．50mm钢丝

5．1．2 Φ4．50mm钢丝

5．1．3 Φ3．60mm钢丝

5．1．4 Φ2．70mm钢丝

5．2 加热时间对不同直径钢丝力学性能的影响

5．2．1 Φ5．50mm钢丝

5．2．2 Φ4．50mm钢丝

5．2．3 Φ3．60mm钢丝

5．2．4 Φ2．70ram钢丝

5．3 回归分析

5．4 本章小结

第六章 钢丝铅浴热处理时的冷却转变

6．1 铅温对不同直径钢丝金相组织的影响

6．1．1 Φ5．50mm钢丝

6．1．2 Φ4．50mm钢丝

6．1．3 Φ3．60mm钢丝

6．1．4 Φ2．70mm钢丝

6．2 铅温对不同直径钢丝扫描电镜组织的影响

6．2．1 Φ5．50mm钢丝

6．2．2 Φ4．50mm钢丝

6．2．3 Φ3．60mm钢丝

6．2．4 Φ2．70mm钢丝

6．3 铅温对不同直径钢丝力学性能的影响

6．4 本章小结

第七章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果