[其他]鋼件在流化床中的熱處理

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86101334
• 申請(qǐng)日: 1986-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN86101334A
• 公開（公告）日: 1986-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邁克爾·尼思克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貝克特股份有限公司
• 主分類號(hào): C21D9/52
• 分類號(hào): C21D9/52;C21D9/567
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 全菁,吳大建

本發(fā)明涉及鋼在流化床中的熱處理工藝，特別涉及金屬線材在韌化處理中的淬火及其后的等溫轉(zhuǎn)變過程。

韌化包括加熱碳鋼線材至奧氏體相，一般高于800℃，然后在選定的溫度下淬火，并使線材在該溫度下保持足夠的時(shí)間，以便完成奧氏體的等溫分解。溫度通常為550℃左右。目的在于獲得細(xì)晶珠光體組織。線材隨后進(jìn)行拉制。

線材一般為普通鋼或合金鋼其含碳量為0.1%到＞1%，最好為0.25%到1.25%，可具任何截面，如正方形或矩形，最好是通用的面積大于0.15mm的園形截面。術(shù)語(yǔ)“線材”包括棒材，帶材和其它細(xì)長(zhǎng)型材。

在常規(guī)韌化處理中，淬火和轉(zhuǎn)變步驟是在恒溫下在鉛浴槽中進(jìn)行。盡管從熔鉛吸熱量大可以得到迅速冷卻的觀點(diǎn)來看，這種方法效果較好，但它存在不少問題。除了熔鉛操作的環(huán)境和安全問題外，鉛可能被帶出以及由鉛沾污而引起表面缺陷。

曾建議用強(qiáng)制氣體或空氣冷卻代替鉛浴槽但對(duì)于直徑小于5mm的線材，那是不可靠的。而在拉絲廠中，大多數(shù)情況線材直徑都小于5mm。

也曾建議用加熱流化床設(shè)備。它相對(duì)于強(qiáng)制氣體或空氣處理而言，改善了熱傳導(dǎo)性能。典型的流化床設(shè)備是一個(gè)由固定水平板分隔成兩室的耐火爐上室形成一個(gè)長(zhǎng)的U形容器，在里面惰性粒狀物（氧化硅，氧化鋁，氧化鋯等）被穿過水平底板而噴入的熱氣體加熱并流態(tài)化。為此目的，水平底板上開有很多孔（鉆孔或開狹縫）或者由多孔陶瓷材料如陶瓷板或多孔石棉板制成。在布風(fēng)板下面的下室是集氣室，流態(tài)化氣體在壓力下從這里進(jìn)入粒子容器。由懸浮在具有適當(dāng)速度（對(duì)平均粒子尺寸范圍從150μ到500μ的粒子，通常為8～15cm/s）的流態(tài)化氣體中的固體粒子形成的流態(tài)化粒子介質(zhì)的作用就象液態(tài)熱傳導(dǎo)介質(zhì)一樣，并具有較高的熱傳導(dǎo)系數(shù)，其值介于強(qiáng)制空氣冷卻熱傳導(dǎo)系數(shù)和熔鉛冷卻熱傳導(dǎo)系數(shù)之間。

已發(fā)現(xiàn)，在這樣的流化設(shè)備中處理的線材的機(jī)械性能和顯微組織比鉛浴處理的要差得多，發(fā)生偏離理想細(xì)晶珠光體組織的情況較多，形成相當(dāng)數(shù)量的粗晶珠光體或貝氏體。與鉛浴槽相比，這些問題被認(rèn)為是流化床的低熱容量和低熱傳導(dǎo)性能所造成，它導(dǎo)致低的冷卻速度，并缺乏前后一致的等溫轉(zhuǎn)變條件。

為了克服這些問題，特別是對(duì)于直徑大于2.5mm的棒材或粗線材，已在美國(guó)專利3，615083中提出了建議，采用分開的以冷空氣流態(tài)化的予冷床，放置在奧氏體化爐與加熱流化床之間。依據(jù)這個(gè)美國(guó)專利，采用前述工藝的問題是冷卻速度不夠快。試驗(yàn)表明，這個(gè)美國(guó)專利中的各種建議沒有使線材質(zhì)量得到必要的改進(jìn)，特別是對(duì)于直徑為3mm或更小的線材（尤其是直徑為0.7～1.5mm者）在質(zhì)量上沒有得到改進(jìn)。

我們現(xiàn)在確信，與流化床工藝有關(guān)的這些問題主要不是由冷卻決定的，而在于難以選擇床的溫度，這個(gè)溫度將令人滿意地兼顧淬火與高溫均熱二者的要求。

在均熱階段應(yīng)該發(fā)生相當(dāng)?shù)牡葴剞D(zhuǎn)變。但轉(zhuǎn)變是放熱的，線材溫度將會(huì)升高。具有相當(dāng)熱容量的鉛浴槽溫度幾乎可保持不變，但對(duì)于常規(guī)的流化床較大的溫升就會(huì)發(fā)生。這會(huì)導(dǎo)致粗晶珠光體形成。另一方面，在轉(zhuǎn)變階段的高溫均熱之前的過冷，可能促使形成不理想的組織，如上貝氏體。

能可靠地獲得細(xì)晶珠光體組織的溫度帶相對(duì)地窄，而獲得最佳顯微組織的溫度帶就更窄。在用于處理線材的常規(guī)加熱流化床中，溫度變化可能超過或大于這些最佳溫度帶。如果流化床的溫度設(shè)定得足夠低，將轉(zhuǎn)變的放熱性質(zhì)也考慮在內(nèi)，而低于許可的均熱溫度，那將會(huì)在淬火階段有過冷的危險(xiǎn)，并形成不理想的貝氏體。如果升高床溫來避免這個(gè)問題，在轉(zhuǎn)變階段就會(huì)有過熱的危險(xiǎn)并形成不理想的粗晶珠光體。

美國(guó)專利3，615，083并沒有提供這些問題的解決辦法，盡管它設(shè)置了兩個(gè)床，其布置極可能會(huì)導(dǎo)致過冷，特別是在處理細(xì)線材時(shí)。

本發(fā)明的目的在于至少解決一些與已知的流化床技術(shù)有關(guān)的問題。

為此，考慮到美國(guó)專利3，615，083的工藝，即在韌化操作中熱處理鋼線材的工藝，在該工藝中，奧氏體化的線材在第一個(gè)流化床段里淬火，然后轉(zhuǎn)移到第二個(gè)流化床段，在那里相變發(fā)生，第二個(gè)段由流化氣體加熱。本發(fā)明的特征在于，第一個(gè)流化床段由流化氣體加熱，兩段的溫度分別控制。

本發(fā)明中的設(shè)備的特征在于，它具有供給熱流化氣體至第一流化床段的裝置，以及分別控制第一段和第二段溫度的裝置。

根據(jù)本發(fā)明，沒有必要同時(shí)兼顧淬火及轉(zhuǎn)變的工藝要求。第二段的溫度可以選定，輸入的熱量可以控制，以獲得所需要的顯微組織，而不影響第一段的淬火溫度，反過來也一樣。