[科普中国]-铅浴淬火

帘线钢丝的淬火要求

我国钢帘线的产量和结构品种逐年增加，钢帘线生产企业也一直致力于生产工艺的优化，通过设备改善和工艺调整，不断降低生产各工序的断丝率，提高生产效率和综合成材率。在生产实践中淬火方式的改变，给钢帘线生产的稳定和效率带来了较大的提升。

淬火是中高碳钢丝生产中的关键工序，尤其是最终热处理淬火工艺，钢丝通过淬火得到索氏体组织，这样的组织具有较高的拉伸极限，钢丝拉拔后可获得良好的综合性能，给成品钢帘线提供了所需的力学指标，同时减少了钢帘线在生产过程中断丝现象。帘线钢丝的淬火方式主要有铅浴淬火、砂床淬火、水浴淬火。1

铅浴淬火的工作原理帘线钢丝的铅浴淬火如下图所示。其原理是根据钢的等温转变曲线,让过冷奥氏体在 600 ℃左 右的铅液中进行等温转变，产生适合深度拉拔的细珠光体组织（索氏体）。而铅液所具有的高热容、 耐热冲击的特性易于实现钢丝的等温转变。

基本性质1、铅浴淬火的工艺控制

铅浴淬火过程中主要控制的工艺参数是铅温和钢丝在铅液时间。铅温设计要考虑不同的炉型和冷却条件（是否采用铅液循环泵）。铅温设定取决于线温、钢丝直径和钢丝的C含量，也就是说实际生产中铅温应该在合理的范围内取值。

2、铅浴淬火的缺点

铅浴淬火虽已在许多企业得到广泛应用，但存在着许多缺陷，主要表现为铅污染环境，危害人体健康；穿线很不方便，劳动强度大；铅液易结渣，维护复杂，稍有不慎会因挂铅而影响后续加工。

3、铅浴淬火剂

铅浴淬火剂是早期采用的金属淬火介质。浴温越低，冷速越大。由于铅浴会挥发出有毒气体，对人体毒性较大，故正逐渐被碱浴或硝盐所代替。这类金属浴淬火剂还有锡铅合金浴等，主要适用于形状复杂工件的微变形淬火冷却。2

与水浴淬火方式对比水浴淬火如下图所示，钢丝进入水浴淬火液后，高温作用使水在钢丝表面立即形成大量的气泡，气泡环绕覆盖着钢丝，使钢丝在密封环绕的气泡内被冷却。在水中添加一种高分子化合物，使溶液的表面张力加大，气泡就不容易破裂。如果气泡破裂，高温钢丝就和水直接接触转变为硬脆的马氏体，这种组织会在后续生产中断丝。

1、淬火后钢丝组织比较

经水浴淬火的钢丝组织以索氏体为主，有少量的铁素体，如下图所示；经铅浴淬火的钢丝组织以索氏体为主，铁素体比水浴淬火的少些。

2、节能降耗效果

根据生产统计，每热处理1吨钢丝，水浴淬火比铅浴淬火减少铅耗0.9 kg，节约电能约100kW·h。一 条热处理生产线产能1 万吨，节约电能106 kW·h。

3、捻制断丝对比

钢帘线生产过程中,质量不好的钢丝在捻股机上频繁断丝，难以稳定生产，生产中常用平均断丝长度来评价断丝频繁的程度。以成品1 ×2 ×0.30HT结构钢帘线为例，用2种淬火工艺生产的钢丝断丝月统计结果见下图：

钢丝经铅浴淬火后生产 1 ×2 × 0.30HT结构钢帘线时平均断丝为171.5 km/次，同规格钢丝经水浴淬火后生产同种结构帘线时平均断丝为2 33.0 km/次，断丝率降低了26.4%，水浴淬火钢丝能够改善捻制生产状况。1