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钢丝的热处理技术研究分析

时间:2013-11-07 10:24来源:洛阳科诺工业 作者:admin 点击:
      在经济迅速发展的当代,基础建设已经进入到相当成熟的阶段。在基础建设中,金属制品的使用如血液一般融入了建设的每个角落,其中钢绳(主要是钢丝构成)的使用是非常普遍的。而钢丝在加工过程中需要进行多道工序的处理,其中有热处理、表面处理和冷加工三种方法,本文主要分析钢丝的热处理这一工序。
      一、对钢丝进行热处理的目的
      钢丝生产的原料一般是热轧盘条,而钢丝生产的一个重要的环节就是热处理,对钢丝进行热处理的原因也就是目的,有以下三个方面:
钢丝本身具有很强的内应力,在原生态的情况下很难破坏其内应力而为我所用,在加工时如不将其内应力消除,几乎不可能对其进行加工和进一步的处理。对钢丝进行热处理的目的之一就是消除钢丝内的内应力和它的硬化,使钢丝得到软化,以方便对钢丝进行塑形和进一步的冷加工。钢丝是金属制品的重要成员之一,它的硬度决定了其加工的难度。对钢丝进行热处理,能够得到想要的均匀成分,可以塑造成任意形状,并且还有利于下一步的冷处理加工。
      钢丝的硬度一方面是来源于它的力学性质,在记录各项指标和性能时,由于钢丝在不同的温度表现出的状态不同,因而很难在热处理前得到钢丝的力学性能指标。将其进行热处理后就相对较为
容易得到其力学性能、物理性能和工艺性能的各项指标。从上文对钢丝热处理的目的中就可看出,对钢丝进行热处理非常之重要,这也要求操作工或者试验人员在对钢丝进行热处理时一定要严格按工艺参数执行并对热处理后的钢丝准确记录其各项性能指标,以方便进一步的研究,并且要对钢丝进行谨慎的热处理。
二、钢丝热处理的原理
      众所周知,所有的金属材料都是结晶体,并且其晶体结构多种多样,因此通过热处理能够改变钢铁材料的性能就是基于金属材料的这一基础特性。钢铁在不同的几个特定温度范围内都处于不同的晶体结构,如在912摄氏度以下的铁会转变为体心立方晶格的α铁,而在912—1394摄氏度之间又会转变成有面心立方晶格的γ铁。因此由于钢铁的化学成分随着温度的变化而变化这一特性,就决定了在对钢铁材料进行加热或者冷却的过程中会出现溶质的溶解和析出现象。由此我们也能够了解到,之所以对钢丝采取热处理的方法,主要是其极易受到影响,工艺流程的变化、热处理时的加热温度、冷却速度、保温时间、钢丝化学成分的不同、冷却介质的差异以及热处理的气氛等都能对钢材产生影响。如若对其采取热处理的方法,可以使钢丝处于一种不变的形态内,以准确检测和记录各种性能指标。
三、钢丝热处理的方法
      钢丝热处理根据不同的指标还可以分为不同的步骤。按照热处理的效果可以分为软化处理、球化处理和强韧化处理;按照热处理的工艺流程可以分为原料热处理、半成品热处理和成品热处理。在这里主要分析按照钢丝热处理效果所分的处理方法。
      1.软化处理
      钢丝的软化处理主要应用于钢丝原料、半成品以及成品的热处理,它是钢丝生产和加工过程中使用最多且最为重要的一种热处理方法。其主要工艺包括:不完全退火和完全退火、再结晶退火、高温回火、消除应力退火、固溶处理等。使用软化处理对钢丝进行加工主要是因为它不仅能够提高钢丝的塑性、降低钢丝的强度、消除加工过程中钢丝的硬化,还能将钢丝的显微组织均匀化。
      2.球化处理
      钢丝的球化处理主要应用于钢丝的半成品和成品的热处理中,它的主要工艺有:球化热处理、铅浴+球化处理以及冷拔+球化处理三种方法。对钢丝进行球化处理主要是因为它能够得到粒状珠光体组织,而具有粒状珠光体组织的钢丝比具有片状珠光体组织的钢丝更能承受压缩率的拉拔、具有更好的可塑性、更低的抗拉强度、在冷加工中硬化速度也相对较慢。
      3.强韧化处理
      一般为了保证钢丝性能的稳定和均匀,强韧化处理采取等温处理,因此一般会选用连续炉将钢丝先展开,然后再进行热处理。其主要工艺有:正火、铅浴处理、油淬火—回火、沉淀硬化处理、实效处理、稳定化处理以及消除应力退火等。对钢丝采用强韧化处理的原因一般是为了得到高韧性和高强度的钢丝。
四、钢丝热处理时会遇到的问题
      1.钢丝内部缺陷和表面缺陷对性能的影响
钢丝的内部缺陷一般是由于钢丝中的非金属夹杂以及部分碳偏析现象的产生,这样钢丝从原料开始就已出现了问题,以致在热处理过程中会出现难以控制的问题;钢丝的表面缺陷一般是由于钢丝加工之前受到折叠、压缩等处理,还有一些脱碳的现象,它们会对钢材的均匀性产生影响,可能会造成上述钢丝内部缺陷导致的问题。它们都影响到成品钢丝的中粗规格,并对其最终的力学性能产生影响。
      2.热处理工艺条件的影响
      钢丝的热处理对加热炉的性能依赖性特别强,目前的铅淬火热处理工艺一般有低线温、低铅温、慢车速和高线温、高铅温、快车速两种不同的形式。相对来说,高线温、高铅温、快车速的热处理形式将奥氏体的时间缩短,将晶粒细化并且能提高产能。但是如果某钢丝的规格较粗,对其使用这种处理形式会使钢丝的表层晶粒过快成长,易产生魏氏组织。
      3.司炉工的综合素质对热处理的影响
      在钢丝进行热处理的过程中,经常会出现钢丝脆断的情况。经过多方面和长时间的调研和发现,司炉工的责任心和技术素养是产生这个问题的主要原因。企业聘请的司炉工一般很少接受专业的技能培训和综合素质的培训,因此司炉工没有养成良好的质量意识,质量意识薄弱的同时也埋下了后来的隐患;另外由于企业的重视不够,导致司炉工的责任心下降,在热处理过程中没有树立其自己的责任感,也导致了问题的发生;由于企业没有对司炉工进行专
业的技能培训,因此在正常的铅淬火工艺中,司炉工将本应洒向铅液覆盖剂的水变成泼水,以至于铅液覆盖剂中的水渗入到铅锅入口处,与出炉的钢丝接触,发生钢丝淬火现象。在钢丝的热处理工艺中,每一个环节都是相当的重要,出现上述问题就需要找出解决方法以保证每个环节的安全有效进行。