[发明专利]一种冷镦用马氏体不锈钢棒线材的退火硬度的控制方法

说明书

本发明提供了一种马氏体不锈钢材料的退火方法，包括以下步骤，首先将马氏体不锈钢材料加热至奥氏体单相区后保温，得到奥氏体化后的组织；然后将上述步骤得到的奥氏体化后的组织，进行降温，降至等温球化温度后，再次保温，得到等温球化后的组织；最后将上述步骤得到的等温球化后的组织，再次降温后，得到退火后的球状珠光体组织。本发明通过采用“单相区奥氏体化+等温球化”相结合的技术，改善基体组织晶粒尺寸和碳化物分布情况，从而能够将马氏体不锈钢原材料的退火硬度降低至165HB以下，而且其余各项指标维持满足GB/T1220相关条款要求，进而满足后续应用的需要。

技术领域

本发明属于马氏体不锈钢技术领域，涉及一种马氏体不锈钢材料的退火方法，尤其涉及一种冷镦用马氏体不锈钢棒线材的退火硬度的控制方法。

背景技术

马氏体不锈钢是指通过热处理可以调整力学性能的不锈钢，通俗地说，是一类可硬化的不锈钢。典型牌号为Cr13型，如2Cr13、3Cr13以及4Cr13等。马氏体不锈钢淬火后硬度较高，不同回火温度具有不同强韧性组合，主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械。根据化学成分的差异，马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类。根据组织和强化机理的不同，还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体(或半马氏体)沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。

在马氏体不锈钢中，冷墩用马氏体不锈钢棒线材，代表牌号有国家标准GB/T 1220中的20Cr13、GB/T 4356中的2Cr13，对应美标ASTM A 276-17中为420，日标JIS G4303-2012中为420J1，其具有一定的耐腐蚀性，经过调质处理又能获得良好的机械性能。因此，20Cr13钢棒线用途广泛，一般都作为机械制造的原材料，用于普通机械加工或热压力加工，所以对原材料的退火硬度要求不高，GB/T1220中规定满足不大于223HB即可。对这样的硬度范围，普通的球化退火、完全退火、不完全退火等工艺，甚至高温回火工艺都能满足要求。

业内20Cr13钢棒线被广泛使用于制作家用电器轴件和阀杆，尤其是生产洗衣机离合器部件的首选材料。由于该材料在用于生产洗衣机轴件时，传统的制造工艺包含(这里只涉及与原材料紧密相关的成型前的工序，而不涉及后续深度机加工)拉拔、矫直分段、退火、磨光、锯切下料、定心、冷镦成型(业内通称冷镦，实际上包括了冷镦、冷锻和冷挤压)，这些作业工序大多是劳动密集型，自动化程度不高，因而效率较低，成本较高，对钢材(钢棒线)退火硬度的要求也不高，基本上是参照GB/T1220标准执行。

但是随着科技的不断发展，洗衣机轴件制造厂家为了提升效率和降低成本，大都进行了工序和流程优化，主要的改变，一是将矫直、冷冲下料、定心、冷镦成型集成到一台设备上，从操作角度看，就是一个工序；二是轻拉规圆之后不再退火，也不再分段。这样，大大地精简的工序，降低了制造成本，提高了材料利用率，也大大地提升了效率。但是，这些改变，对原材料就提出了更多更严苛的要求，其中最主要的就是原材料的退火硬度。传统加工流程中，是靠退火来消除拉拔产生的加工硬化，保证后续的冷镦成型顺利，工艺流程精简优化后，拉拔导致的加工硬化仍不可避免，要保证后续的冷镦不受影响，原材料的原始硬度必须降到更低。

然而，现有的马氏体不锈钢棒线材生产过程，基本都是参照GB/T1220标准执行，所以业内相关生产企业对于如何将退火硬度降到更低的范围，现有的相关研究并不是很深入，相关研究的报道也并不多见，这显然已经无法跟上下游产业的实际需求。

因此，如何降低马氏体不锈钢原材料的退火硬度，满足后续应用的要求，保证后续冷镦成型的要求，已成为诸多马氏体不锈钢原料厂商以及一线研究人员亟待解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种马氏体不锈钢材料的退火方法，特别是一种冷镦用马氏体不锈钢棒线材的退火硬度的控制方法，采用本发明提供的退火工艺，能够有效的降低马氏体不锈钢原材料的退火硬度，使其降低至165HB以下，进而满足后续应用的需要，而且工艺简单，条件温和，易于控制，适于规模化生产的推广和应用。