SWRCH15A铆钉退火后晶粒粗大原因分析

刘鸢杰， 庄 娜， 刘 斌， 陈修明， 余 剑

（方大特钢科技股份有限公司， 江西 南昌 330029）

试（实）验研究

SWRCH15A铆钉退火后晶粒粗大原因分析

刘鸢杰， 庄 娜， 刘 斌， 陈修明， 余 剑

（方大特钢科技股份有限公司， 江西 南昌 330029）

主要针对SWRCH 15A铆钉退火时出现晶粒异常粗大的情况，通过实验室试验及检测分析，对铆钉材料进行了600～720℃不同退火温度试验和晶粒度检测。实验证明：通过适当降低退火温度或加大变形量来解决铆钉退火后晶粒粗大的问题。

SWRCH 15A 盘条 晶粒粗大 退火 铆钉

SWRCH15A盘条是日标系列低碳冷镦钢，被广泛应用于铆钉等紧固件加工制造。在盘条原料经过冷镦加工制作成铆钉后，出于降低硬度等目的，需要进行低温球化退火处理。方大特钢科技股份有限公司有用户在加工成铆钉进行低温球化退火后，反馈存在晶粒过于粗大（达到4.0级）的情况。本文针对铆钉球化退火后晶粒粗大的原因进行了试验及分析。

1 原因分析

低温球化退火在冷镦钢丝生产中主要使钢中片状珠光体中的渗碳体球化，从而获得球状珠光体组织，降低硬度，提高塑性，消除内应力。低温球化退火温度在tAc1以下就可达到球化效果[1]。低温球化退火是将钢材或钢件加热到tAc1以下20℃左右，长时间保温（决定于钢种及要求的球化程度）后缓冷或空冷至室温，以获得球状珠光体的热处理工艺，工艺曲线如图1所示。低碳钢常用的低温球化退火温度在720℃左右。而用户在实际应用时，会结合自身条件进行温度和时间的调整，以达到需要的性能。

球化退火后晶粒粗大的原因，初步判断有三种可能：原材料晶粒粗大，粗大铁素体晶粒具有组织遗传性[2]；加热温度过高，保温时间过长，晶粒长大的倾向越大[3]；铆钉局部变形量达到临界变形，加热再结晶后异常长大。

2 试验方案

图1 低温球化退火曲线

根据以上分析，我们计划对原材料、冷加工未退火铆钉进行晶粒度检测，再将铆钉在不同退火温度下（600～720℃之间每30℃为一档，用户现用的退火温度介于之间）利用箱式电阻炉模拟进行低温球化退火处理，加热到温后保温6 h，随炉冷却至500℃后空冷，试验完成后分别检测铆钉杆体部位（变形量约20%）和铆钉头部（变形量约60%）退火后样品晶粒度，这样可以针对以上分析的三点原因进行验证。

3 验证情况

按照以上方案进行了试验及检测，各样品编号、热处理情况及晶粒度见表1。各样品金相照片如下页图2所示。

表1 不同退火温度、不同部位的晶粒度

从表1结果来看，未进行加工的原材料晶粒度边部、中部均为9.0级，不存在晶粒异常粗大的情况。未进行退火处理的铆钉，杆体部位晶粒度为8.0级，帽头部位为9.0级，也未发现晶粒异常粗大的情况。杆体部位存在局部晶粒粗大的情况，且在630～720℃最粗均达到了5.0级，但是没有达到4.0级，满足用户要求≥5.0级的要求，退火温度低至600℃时局部晶粒最粗6.0级，晶粒异常长大现象相对更轻微。而变形量较大的帽头部位，晶粒较为均匀，没有出现异常粗大的情况。

图2 各样品晶粒度照片

4 结论

1）原材料热轧晶粒度9.0级，晶粒度正常，没有原始粗大晶粒，不是造成退火后晶粒粗大的原因。

2）600～720℃模拟退火处理，珠光体都不同程度地球化。随着退火温度升高，晶粒度整体呈逐渐粗化的趋势，局部会出现粗大晶粒（除600℃局部粗大晶粒为6.0级外，其余各温度都达到了5.0级），但都能够达到用户要求的≥5.0级。

3）同样的保温时间，各个试样均只有局部存在晶粒粗大的情况，其余部位晶粒正常，说明保温时间并不是此次晶粒异常粗大的主要原因。

4）局部晶粒粗大主要出现在杆体部位，帽头部位则未发现。按照金属变形与再结晶原理，当加工变形量达到某一临界值时，再结晶后的晶粒会变得粗大，在加工时应当避免。同时超过临界变形度后，随着变形量增加晶粒也逐渐细化，而同样的退火温度，帽头部位晶粒度要比杆体部位细也得到了验证。

通过实验，分析导致局部晶粒粗大的原因主要与加工变形量（局部接近临界变形量或者变形量过小）及退火温度有关，建议用户结合自身生产实际，在不影响成品铆钉各项质量指标的前提下在加大变形量或适当降低退火温度上摸索优化。

[1] 李忠磊.SWRCH10A冷镦钢线低温球化退火工艺研究[J].热处理技术与装备，2015（5）：62-65.

[2] 李萧.低碳钢退火板中粗大晶粒成因的EBSD分析[J].电子显微学报，2009（2）：34-38.

[3] 马玉东.混晶及晶粒粗大工艺攻关[J].企业技术开发，2013（17）：59-60.

Analysis of Grain Coarsening A fter Annealing of SWRCH 15A Rivet

Liu Yuanjie,Zhuang Na,Liu Bin,Chen Xium ing,Yu Jian
（Fangda Special Steel Technology Co.,Ltd.,Nanchang Jiangxi330029）

As to the abnormal size of grain when annealing SWRCH15A rivet,through laboratory testand testanalysis,this paper has carried on the annealing temperature test and grain size detection under 600～720 ℃ of rivetmaterial.The test proves the problem of coarse grains can be solved through proper annealing temperature or increasing deformation after the rivet is annealed.

SWRCH15A；wire；coarse grain；annealing；rivet

TG156.27

A

1672-1152（2017）05-0016-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.05.06

2017-08-24

刘鸢杰（1981—），男，工学学士，毕业于南昌大学，工程师，主要从事钢铁产品开发工作。

（编辑：王瑾）