[发明专利]一种提高过共析碳素钢珠光体转变形核率的方法及装置

说明书

本发明公开了一种提高过共析碳素钢珠光体转变形核率的方法及装置，通过热处理过程控制过共析钢奥氏体微区碳浓度，利用过共析钢过冷奥氏体在进行珠光体转变前，已经在微区形成了碳浓度差，来提高其珠光体转变形核率，从而满足提高过共析钢中珠光体转变形核率，获得珠光体团尺寸细化的全片层珠光体组织。本发明能够通过热处理工艺与相变过程控制，在保证一定晶粒尺寸条件下实现对过共析钢珠光体团尺寸的细化，由此提高过共析碳素钢的塑性指标，满足过共析高碳珠光体线材冷拔加工需要。

技术领域

本发明涉及金属线材微观组织性能控制领域，属于过共析钢金属制品加工领域。

背景技术

珠光体是一种由渗碳体与铁素体片层交替排列的组织。其微观结构组织尺寸主要有原奥氏体晶粒尺寸，珠光体片层间距和珠光体团尺寸。过共析钢是指碳含量超过0.8％以上的碳素钢，其三相平衡温度为Ac1线，其碳在奥氏体中完全溶解度曲线为Accm线，Ac1温度与Accm温度之间为先共析渗碳体与奥氏体的两相区。

相关珠光体微观组织尺寸与性能关系的研究工作主要是通过不同奥氏体化温度得到不同原奥氏体晶粒尺寸，再通过不同的等温温度或冷却速度来获得不同尺寸的片层间距等组织参量(即随过冷奥氏体等温温度的降低，其珠光体片层间距细化)。珠光体钢的强度主要受片层间距影响，而其塑韧性主要受晶粒尺寸和团尺寸影响[1-4]。但目前珠光体线材的生产制造过程中，只针对珠光体团尺寸的控制来说，还没有单一的控制手段。一般来说，原奥氏体晶粒细小，在相变过程中，能够提供形核位置的晶界密度较大，则其珠光体团的尺寸相对细小，而对于力学性能的改变，较难准确分辨是珠光体团尺寸细化的影响还是晶粒尺寸细化的影响。

同时，根据Hall-Petch关系，屈服强度σ0.2将随晶粒的细化而增加，这一现象是完全不利于钢丝冷变形的需要的，因为钢丝制造需要通过冷拔变形来实现，屈服强度的提高会提高拔制卷线动力，从而加大设备负荷。特别是过共析钢，由于其碳含量较高，渗碳体含量高，渗碳体片层相对较厚，其强度高，变形困难，这就更需要通过细化珠光体团尺寸来满足塑性提高的要求。

本发明的背景就在于此，上述背景中涉及以下参考文献。

[1]Toribio J,Relationship between microstructure and strength ineutectoid steels[J].Materials Science and Engineering A,2004,387–389:227-230。

[2]Elwazri A M,Wanjara P,Yuea S,The effect of microstructuralcharacteristics of pearlite on the mechanical properties of hypereutectoidsteel[J].Materials Science and Engineering A,2005,404:91-98。

[3]Akhmad A K,Mutoha Y,Miyashita Y et al.,Effects of pearlitemorphology and specimen thickness on fatigue crack growth resistance inferritic–pearlitic steels[J].Materials Science and Engineering A,2006,428:262-269。

[4]Nam W J,Bae C M,Oh Sei J,et al.Effect of interlamellar spacing oncementite dissolution during wire drawing of pearlitic steel wires[J].ScriptaMater.,2000,42:457-463。

发明内容