本文以生产实践为基础,用全新观念,对钢丝热处理工艺进行了梳理;从分析热处理原理,组织结构与使用性能关系入手,介绍各类钢丝的热处理工艺制定原则,并提供了一些实用技术数据和经验公式。

高强度（高硬度）、高韧性钢丝。油淬火-回火弹簧钢丝平直度好，缠簧后经消除应力处理即可使用。

预硬化处理（prehardened treatment）：预硬化处理是一种特殊的油淬火-回火处理，指钢丝拉拔到成品尺寸后进行油淬火处理，然后根据牌号及使用情况，再进行一次或多次高温回火处理，使钢丝的硬度或抗拉强度达到相应级别的要求。常用于热作模具钢丝、高速工具钢丝、冷作工具钢丝和马氏体不锈耐热钢丝的成品处理。因为此类钢丝碳和合金元素含量较高，油淬火-回火时必须采用一些特殊的工艺措施：

①为保证碳和合金元素充分溶解，必须提高奥氏体化加热温度（有的高达1150℃），延长保温时间； ②淬火后钢丝中残留奥氏体含量大，为促使残奥分解确保钢丝达到预定硬度，必须选用多次回火的方法，回火保温时间比一般回火要延长数倍到数百倍。

③一般淬火-回火处理时，回火的目的是：促进马氏体转变成回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体或珠光体，回火后钢丝的韧性和塑性显著提高，但抗拉强度和硬度必然有不同幅度的下降。预硬化处理时，回火同样有促使组织转变的目的，但同时还具有沉淀硬化效应，钢中的Fe、Mn和合金元素（W、V、Ti、Al等）的碳化物、氮化物或金属间化合物（γ＇和γ＇＇相）沉淀析出，钢丝可以做到在韧性和塑性显著提高的同时，抗拉强度和硬度无明显下降，甚至有所提高。

特殊的工艺要求决定了预硬化处理的设备与一般（弹簧钢丝）油淬火-回火设备有很大不同：弹簧钢丝通常选用连续炉进行油淬火-回火处理，淬火炉最高使用温度900℃，回火炉最高使用温度600℃，炉长相对较短。硬化处理的淬火和一次回火通常也选用连续炉，但炉子的最高使用温度和炉长均有大幅度的提高，以东北特钢集团大连特殊钢丝公司的预硬化处理炉为例，淬火炉最高使用温度1150℃、有效加热区长度22m；回火炉最高使用温度700℃、有效加热区长度30m。此外，收放线系统可对钢丝施加一定的、可调整的预张力，以改善钢丝的蠕变和抗松驰性能。一般说来，预硬化处理炉可以用于油淬火-回火处理，但油淬火-回火炉无法用于预硬化处理。

更大的不同是：预硬化处理的2次或2次以上的回火，保温时间以小时计算，无法在连续炉中完成，通常在气体保护退火炉中进行，强对流气体保护井式退火炉可作为首选设备。

沉淀硬化处理（precipitation hardening treatment）：钢丝经固溶处理或冷拉变形后，在一定温度保温一段时间，从过饱和固溶体中析出沉淀硬化相，弥散分布于基体中，从而导致钢丝硬化的热处理。通常用于沉淀硬化不锈弹簧、弹性合金和高温合金零部件的最终处理。

时效处理（ageing treatment）：钢丝经固溶处理或冷拉变形后，在室温或一定温度保温一段时间，使过饱和元素从固溶体中析出，通常析出相(金属或金属间化合物)与基体保持共格关系，叫做时效处理。 消除应力处理（stress relieving treatment）：为消除钢丝冷加工应力所进行的热处理。冷拉强化弹簧钢丝和油淬火-回火弹簧钢丝绕制弹簧后必须进行消除应力处理，主要目的有：消除绕簧时形成的内应力，稳定弹簧形状和尺寸；提高弹簧抗拉强度、弹性极限、抗松驰能力和疲劳强度。钢丝抗拉强度高并不等于弹性极限也高，消除应力处理是提高钢丝弹性极限的最有效处理方法。

稳定化处理（stabilizing treatment）：为减缓钢丝在使用过程中组织结构、性能或尺寸的变化所进行的热处理。如预应力钢丝(或钢绞线)为减小应力松驰，在一定的拉应力(30%～50%Rm)作用下进行的短时回火(350～400℃)处理。尽管预应力钢丝(或钢绞线)稳定化处理的机理尚不明白，但处理效果是明显的，经稳定化处理钢丝的比例极限增加到抗拉强度(Rm)的80%，屈服强度(Rp0.2)增加到抗拉强度的90%，伸长率（AL=50d）可达4%～8%（处理前AL=50d=3%），抗蠕变和抗松弛性能也大幅度提高。表4显示了不同状态的钢丝应力松驰试验测得的应力松驰率。