高碳鋼在線鹽浴熱處理工藝

【摘?要】本文采用4種高碳鋼盤條分別拉拔2種規格，利用硝酸鹽鹽浴處理，調整鋼絲的鹽溫和爐溫等熱處理工藝，通過機械力學設備采用掃描電鏡（SEM），研究了不同熱處理工藝鋼絲組織轉變。結果表明工藝相同，鹽溫每升高5℃，鋼絲強度降低5-10MPa，爐溫每升高10℃，鋼絲強度提高5-10MPa。成功開發了鹽浴工藝，爐溫935℃，鹽溫585℃情況下，批次黃絲強度1247±8MPa，單卷黃絲強度波動14MPa，拉拔后破斷波動4.5N，強度波動83MPa，鋼簾線斷絲率降低1.2%，性能穩定。

【關鍵詞】鹽浴;組織;強度

引言

傳統的鋼簾線、切割鋼絲多線熱處理是鉛浴淬火，鉛淬火熱處理過，環境污染嚴重。后期采用兩段水浴熱處理替代鉛浴，水浴處理基于膜沸騰一核沸騰理論，鋼絲表面會被迅速氣化的水蒸氣包裹，導致冷卻速度下降，此時熱傳導主要以蒸氣膜傳熱以及熱輻射為主，通過提高水溶液的粘度，增加其表面張力，從而改變蒸氣膜的性能，延長變沸騰膜階段[1]。現代化工業應用的背景下，金剛線和鋼簾線等領域對鋼絲提出嚴格要求，生產過程和質量穩定性等要求十分嚴格。其中水浴工藝穩定性差，產品質量不可靠等問題需要解決。近年來盤條企業開發鹽浴處理，可以得到與鉛浴相同的組織和性能[2]。本文研究在線鹽浴在鋼簾線、切割鋼絲等鋼絲中間熱處理工藝。

1 金剛線母線生產工藝

選用高碳鋼盤條碳含量為0.7-1.02%，直徑為5.5mm的原料，其化學成分如表1所示。經過盤條→粗拉→中拉→熱處理（鹽浴處理）→鍍銅→濕拉（+捻股）工序。鹽浴處理：放線+熱處理爐+鹽浴+清洗+收線，其中鹽浴槽中的熔鹽為硝酸鉀和硝酸鈉二元熔鹽，且硝酸鉀和硝酸鈉的質量比為1～4：1～4。

2 實驗方案

此次試驗用高碳鋼碳含量0.72%、0.82%、0.92%、1.02%，5.5mm盤條經過大拉和中拉到2.04mm和1.80mm，不同規格和碳含量同時生產。設計鹽浴方案如下：

1）設定鹽溫分別是560℃、565℃、570℃、560℃、575℃、580℃、585℃、和590℃，其他工藝相同下生產鋼絲;

2）設定爐溫930℃、940℃、940℃、960℃、970℃，其他工藝相同下生產鋼絲;

3 實驗結果

3.1?不同鹽液溫度對鋼絲性能影響

平衡轉變點與實際轉變點的溫差為過冷度，通過改變鹽液溫度，改變轉變過冷度，過冷度越小，轉變溫度越高，在過冷奧氏體的晶粒內或晶界上，形成的晶核數量減少，長大速度變慢，片層越厚，鋼絲的強度降低，塑性增加。圖1為不同鹽液溫度下生產鋼絲性能趨勢，圖中可以看出，570～585℃鹽液溫度每升高5℃（過冷度降低5℃），鋼絲強度降低10MPa，在565～570和585～590℃，強度波動5MPa。

3.2 碳含量對鋼絲性能影響

相同工藝下，過共析鋼隨碳含量增加，C曲形左移，降低過冷奧氏體穩定性，鋼絲強度增加。5區生產爐溫960℃，A面1.80mm鋼絲生產速度37m/min，B面2.04生產速度30m/min，對比相同工藝情況下，1.80HT、UT、MT碳含量每增加0.1%，鋼絲強度增加110MPa;圖2為不同碳含量片間距均值，可以看出1.80mm規格碳含量越高，片間距越小，2.04mm規格不明顯;

3.3 線溫對鋼絲性能影響

生產速度、鹽溫不改變，爐溫越高，奧氏體化溫度越高，形成的奧氏體晶粒越粗大，奧氏體的成分也就越均勻，從而增加奧氏體的穩定性，使過冷奧氏體等溫轉變曲形右移。1.80UT、MT每升高10℃爐溫，強度提升10MPa，1.80/2.04HT每升高10℃爐溫，鋼絲強度提升約8MPa，2.04NT每升高10℃爐溫，鋼絲強度提升5MPa。

對比不同爐溫、不同鹽溫鋼絲性能，確定爐溫935℃，鹽溫585℃，生產黃絲150KG，簾線生產評估，圖4和圖5分別是鹽浴和水浴生產黃絲顯微組織，鹽浴組織索氏體，無貝氏體等異常組織，偏見距100-110um，水浴索氏體95%，邊緣部分有貝氏體異常組織。對比水冷與鹽冷2.04HT黃絲，扭轉高2轉，銅損7.8%（正常8～12%），性能基本一致。

3.4性能穩定性

本次生產1批次，每盤150KG，2.04HT強度最大1255MPa，最小1239MPa，批次極差16MPa，生產2.04HT、NT黃絲每500米取樣，重復取樣9次，圖5黃絲性能穩定性，2.04HT極差14MPa，2.04NT散差11MPa。2.04HT拉拔0.3mm單絲評估2+7，每盤取樣圖6單絲破斷、強度趨勢圖，破斷波動4.5N，強度波動83MPa。

常規BFM6料斷絲率最高，總體斷絲率為0.72次/噸;鹽浴BFM9料斷絲率最小為0.41次/噸，三類車臺的模耗基本相同，約12.5個/噸;鹽浴料的簾線斷絲率5.5次/噸，常規料的簾線斷絲率6.7次/噸，鹽浴料簾線斷絲低了1.2次/噸;

4 結論

本文通過對鹽溫和爐溫等熱處理工藝的探索，成功開發了鹽浴工藝，爐溫935℃，鹽溫585℃情況下，批次黃絲強度1247±8MPa，單卷黃絲強度波動14MPa，拉拔后破斷波動4.5N，強度波動83MPa，鋼簾線斷絲率降低1.2%，性能穩定。工藝相同，鹽溫每升高5℃，鋼絲強度降低5-10MPa，爐溫每升高10℃，鋼絲強度提高5-10MPa。

參考文獻：

[1]沈濤.大過冷工藝下珠光提鋼微觀組織參量與力學性能及加工硬化的聯系[D].貴州：貴州大學，2016

[2]朱龍.高速線材冷卻新工藝[J].金屬制品，1993，19（3）：17-19.

作者簡介：

李龍（1986），男，漢族，碩士研究生，工程師，主要從事鋼絲產品的技術和開發。

（作者單位：江蘇寶鋼精密鋼絲有限公司）