[发明专利]替代热处理铅浴用含Ti和Ge的锑合金

说明书

本发明公开了替代热处理铅浴用含Ti和Ge的锑合金及其加工工艺。按照重量百分比，该合金的成分为：Ba:1.8‑2.4wt.%,Ti:0.4‑0.8wt.%,Ge:1.5‑3.0wt.%,Y：0.5‑1.0wt.%，Ce:0.2‑0.4wt.%,Ni:1.0‑2.0wt.%,余量为锑。采用该锑浴合金来替代铅浴合金进行热处理,限制了钢丝和空气的接触，防止了脱碳。和普通加热方法比，提高了钢丝表面的硬度，减少了裂纹形成和扩展的可能性，改善了钢丝的疲劳性能。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种锑浴合金。

背景技术

热轧线材在拉拔过程中会产生较大的变形，进而造成加工硬化，导致线材整体内应力不均匀，在后续深加工过程中出现断裂，高强线材的均匀性是影响线材后续加工的关键因素，线材的强度越高，对其均匀性要求越高。制绳钢丝是以热轧盘条为原料经过多道次拉拔而制成。在钢丝拉拔过程中，为了消除其加工硬化，需要对钢丝进行韧化处理，使其转变成有利于深度拉拔的细珠光体(索氏体)组织，即钢丝的索氏体化处理。

制绳钢丝传统的索氏体化处理采用的是铅浴等温淬火工艺，此工艺自从问世因其生产稳定，可以获得优良综合力学性能和冷加工性能的索氏体而被广泛运用，成为几乎无法超越的经典工艺。铅浴淬火是在等温条件下获得索氏体组织，故冷却过程应在铅浴温度下结束。当钢丝浸入熔融铅浴中时，换热仅发生在与铅浴接触的表面，主要以传导和对流方式换热，后者占主导作用。

铅的熔点是327度，在400-500℃时即向空气中散发大量铅的蒸气，并且随着温度的增高铅蒸气迅速地增长。铅浴淬火温度一般在500℃以上，因此会产生大量铅蒸气，由铅锅逸出的铅蒸气在空气中迅速氧化，以氧化铅的形态形成铅烟尘凝集并弥漫于生产车问内，从而造成工作环境的严重恶化。铅是作用于全身各系统和器官的毒物，尤其是对神经系统、造血、心血管和消化系统损害更大。轻度中毒或中毒早期机体的损害往往以功能性改变为主;在严重中毒或中毒晚期，则可发生一系列器质性甚至是不可逆性的病变，直至急、慢性死亡。如铅中毒性脑病、周围神经麻痹等。

一直以来人们在不断的探究代替铅浴处理工艺的绿色新工艺。目前研究较多的是用水浴代替铅浴对钢丝进行索氏体化处理。钢丝水浴淬火就是通过在水溶液中加入添加剂，改变钢丝、溶液、水蒸气三者之间的表面张力，来改变钢丝在水浴溶液中的冷却速度，达到使钢丝在水溶液中的冷却曲线与铅浴中的冷却曲线相同或相似的目的。在20世纪70年代，国内外对水浴淬火进行了大量的科研和生产试验，并且一致认为水浴热处理是钢丝绳生产工艺的一项重大技术革命，随后在制品行业掀起了水浴淬火的热潮，建起了以水代铅的生产线。

到目前为止，虽然国外发达国家在钢帘线和切割钢丝等产品的生产方面已经成功实现用水浴淬火代替铅浴淬火的工艺，但是对于大多数的金属线材制品，如电梯用钢丝绳、港口码头起重用钢丝绳，以及大量的镀锌钢丝绳而言，仍然采用铅浴淬火处理，水浴淬火处理技术并没有实现突破并广泛应用。随着钢帘线行业的蓬勃发展，一些生产企业由原来的铅浴淬火处理、流化床处理转变为水浴淬火处理，但也仅限于帘线用细小规格的钢丝，但水浴淬火不能广泛应用于中粗规格的钢丝。

目前针对铅淬火进行铅污染防治的措施，主要以铅锅覆盖剂法为主。也就是选用某种能够对铅锅起到一定封闭作用的材料，覆盖于铅液之上，以防止和控制铅蒸气超量逸出，从而达到铅污染超标治理的方法。使用铅锅覆盖剂法进行铅污染防治的效果如何，关键取决于覆盖剂的性能与特点。不同的铅锅覆盖剂其效果也不尽相同。好的铅锅覆盖剂不仅具有较好的铅污染防治功能，而且能够达到节能降耗，保证产品质量的效果。因覆盖剂密封效果不理想，使得铅浴热处理的应用和推广受到了很大的限制。铅浴淬火在还不能被其他方式完全取代之前，以它自身的优越性，仍将在较长时问内存在。

具备极低铅蒸气压的新型铅合金有两种方法，一种是加入合金元素通过热力学的交互作用来降低铅的活度，另一种是通过加入特定的合金元素来形成低熔点的氧化物和氮化物，从而将铅浴和空气隔绝开来。但是这两种办法都没有从根本上消灭到热处理过程中遇到的铅污染问题。因而，开发无铅屈氏体热处理合金浴用合金是从根本上的解决办法。