ML20MnTiB钢丝球化退火工艺的研究.pdfVIP

ML20MnTiB 钢丝球化退火工艺的研究 摘 要：ML20MnTiB 钢丝球化退火试生产过程中，通过多次试验制订出了球化退火工 艺；分析了试验中所遇到的问题的产生原因。试验表明：本工艺解决了试制中遇到的问 题，用户对试制的产品满意。 关键词：钢丝 球化退火 组织 1、前言 ML20MnTiB 冷墩钢丝常用作汽车及拖拉机用紧固件的生产原料。由于紧固件生产 有着广阔的市场，属劳动密集型企业，设备投资不大，所需的场地也不多，80 年代初 开始，我国沿海开放地区率先批量引进紧固件生产线，现已扩展带内陆各地区，在国内 形成较大的紧固件生产规模。因此，生产加工紧固件用冷墩钢丝有着很好的发展前景。 ML20MnTiB 铆螺钢丝主要用来生产变形量大、形状复杂且又要求一定强度和扭力 的螺钉或螺母，因此镦头前要求钢丝有足够的变形能力和良好的塑性，通常需要对钢丝 进行球化退火。球化退火的目的是得到球化体组织，这是任何一种钢具有最佳塑性和最 低硬度的一种组织，良好的塑性是由于有一个连续的、塑性好的铁素体基体，而钢的其 他组织形态的塑性就相对较差，在珠光体中，片状渗碳体将铁素体分割开，从而有效地 组织形变，因而，珠光体的硬度较高，塑性较低，不利于变形。球化体组织的良好塑性 对于低碳钢和中碳钢的冷成形非常重要。另外，通过球化退火使钢获得弥散分布于铁素 体基体上的细粒状（球状）碳化物组织还能够减小淬火时的变形开裂倾向性，使钢件得 到相当均匀的最终性能。球化体组织也是钢中最稳定的组织，因为球状渗碳体的单位体 积界面能最小，因而具有最低的界面能。因此，球化退火应用很广泛，也非常重要。 我公司自2002 年 5 月份开始为一些汽车用紧固件生产厂家生产加工ML20MnTiB 材料，进行一系列的球化退火加工生产试验，取得了一定的成果。现就试验过程中遇到 的主要问题的解决作一论述。 2 、初步工艺的制订 我公司使用辊底式短周期热处理炉（以下简称 STC 炉）来对材料进行球化退火加 工生产。采用吸热式保护气氛，其目的是为了防止材料的氧化和脱碳。试验选取 3 根 ML20MnTiB 钢丝试样，试样经过拉拔处理，具备一定的形变能。初步生产中，在生产 其他钢种材料时，放入所选试样用炉进行热处理。试验结束后，通过金相组织显示为粗 片状珠光体+极少量粒状珠光体，几乎未形成球化，达不到生产要求。 在球化退火工艺中，加热保温温度是决定球化成功与否的关键因素。当加热温度偏 低时，会残留未熔片层状碳化物，在随后的冷却过程中这些未熔的片层状碳化物仍然保 留，使得球化不完全；而当加热温度偏高时，钢中碳化物未溶解数量较少甚至完全溶解， 奥氏体晶粒较大，而且其中的碳含量分布也较均匀，因而不利于球化过程的进行，冷却 后也会得到片层状碳化物，在此种状态下得到的片层状碳化物相对较粗。 通过对退火前盘条试样和退火后盘条试样进行显微金相组织观察，发现退火前盘条 试样中片层状碳化物比退火后盘条试样中片层状碳化物细，说明是由于球化退火工艺中 的加热保温温度偏高从而造成退火后的金相组织不合格。 3、工艺的改进及最终确定 按照常规制定热处理工艺的方法，查得ML20MnTiB 钢加热开始形成奥氏体的温度 （Ac1 点）为715 ；所有铁素体均转变为奥氏体的温度（Ac3 点）为843；高温奥氏体化 后冷却时，奥氏体分解为铁素体和珠光体的温度（Arl 点）为 625 。采用缓慢冷却球化 退火（即一次球化退火）方式来进行球化退火处理。参考我公司其他钢种钢丝已稳定的 球化退火工艺，将加热温度设定在Acl 点以上稍许温度，为节约生产时间以降低生产成 本，保温一定时间后，缓慢冷却到Arl 点以上较高的温度，切断电热，随炉冷却到一定 温度出炉。本次试验所选试样状态与前试验试样状态相同，同时放人前试验试样，对其 再次进行球化退火处理。 通过显微金相组织观察分析发现，经过两次球化退火后试样的金相组织显示基本为 粒状珠光体，但局部有积聚现象，球化效果不太理想，但基本已经能达到生产要求。而 本次所选试验试样（只经一次球化退火处理）的球化效果虽较上一次理想，但球化仍不 充分，不能达到生产的要求。 分析认为，本次球化效果不佳是由于Arl 点以上温度时切断电热，随炉冷却出炉， 冷却速度过大，而这一段碳化物正是形成球状的最佳时间。对于经过两次球化退火的试 验式样，再次球化时虽然冷却速度同样很快，但仍能得到较好的球化组织。 前面所使用的