淺談高精度熱處理鋼絲生產(chǎn)工藝

【摘?要】高精度熱處理鋼絲作為冷拉冷軋鋼絲的原料，在機(jī)械加工業(yè)、紡織工業(yè)、密封鋼絲繩、結(jié)構(gòu)鋼絲和制釘鋼絲等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其在尺寸精度、強(qiáng)度散差、表面涂層均有較高的標(biāo)準(zhǔn)要求，如何在實(shí)際生產(chǎn)過程中通過工藝控制達(dá)到其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是大生產(chǎn)中的必要的課題。

【關(guān)鍵詞】高精度;熱處理鋼絲;生產(chǎn)工藝

Talking about production technology of high precision heat treated steel wire

高精度熱處理鋼絲主要用作冷拉圓形鋼絲、冷軋異形鋼絲的原材料，廣泛應(yīng)用到機(jī)械加工業(yè)、紡織工業(yè)、密封鋼絲繩、結(jié)構(gòu)鋼絲和制釘鋼絲等領(lǐng)域，需求量較大，但其在尺寸精度、強(qiáng)度散差、表面涂層的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也相對較高，筆者針對高精度熱處理鋼絲的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過程中的工藝控制，作簡要探討。

1、高精度熱處理鋼絲技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

高精度熱處理鋼絲尺寸精度、強(qiáng)度散差、表面涂層直接影響后續(xù)加工成品的性能，通常對尺寸精度要求在±0.02mm，強(qiáng)度散差要控制在±50Mpa以內(nèi)，并要求面縮性能目標(biāo)值在40%左右，表面涂層因后續(xù)加工工藝而定，一般為表面硼砂或者表面磷化層達(dá)到一定的要求。

2、實(shí)際生產(chǎn)中的工藝控制

2.1拉拔生產(chǎn)

要滿足較高的成品尺寸要求，必須嚴(yán)格控制拉拔模具材質(zhì)的硬度、入口角及定徑帶的長短，此外，模鏈設(shè)計(jì)是鋼絲拉拔的重要環(huán)節(jié)，模鏈設(shè)計(jì)合理與否直接影響成品鋼絲性能，行業(yè)經(jīng)驗(yàn)普遍認(rèn)為高碳鋼拉拔模鏈單道次最高壓縮率不得超過25%，而我們實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，中低碳鋼拉拔過程中單道次最高壓縮率一旦超過20%，鋼絲所需的潤滑條件將明顯提高，并且成品道次壓縮率應(yīng)更低，否則極易造成成品鋼絲直徑超差。

2.2熱處理生產(chǎn)

在拉拔過程中，鋼絲的結(jié)構(gòu)會被破壞，晶粒被拉長，斷裂，想要達(dá)到對應(yīng)的強(qiáng)度散差、面縮性能，鋼絲必須經(jīng)過燃?xì)鉅t加熱，使晶粒重新形成滲碳體。在爐子中，被破壞的滲碳體重新融合;在淬火槽中，滲碳體重新排列。

溫度超過723°（取決于鋼絲成分及加熱速度）鋼絲會奧氏體化（詳見圖1 奧氏體組織轉(zhuǎn)變C曲線）。碳原子滲透到間隙里去，需要一定的時(shí)間，這就是為什么我們要使鋼絲加熱到更高的溫度。奧氏體化要盡可能的均勻，需要有很好的溫度及足夠的時(shí)間讓碳原子擴(kuò)散。但如果鋼絲停留在爐子時(shí)間太長，晶粒會長得很大。

燃?xì)鉅t分為加熱區(qū)和保溫區(qū)，具體區(qū)數(shù)因設(shè)備廠家可能存在差異，但鋼絲在爐子加熱區(qū)要達(dá)到950°左右是一致的，保溫區(qū)提供鋼絲一個(gè)擴(kuò)散（溶解）的時(shí)間，怎樣理想的爐溫分布呢，鋼絲在爐中可以分為幾個(gè)階段：

加熱一段：在該區(qū)域形成保護(hù)性的氧化皮（FeO），顏色更暗，吸熱更快。理論上，當(dāng)離開加熱一段時(shí)已達(dá)到轉(zhuǎn)變溫度>723°。

加熱二段：在理想情況下，該區(qū)應(yīng)該提供所有的熱量來使得珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變。整個(gè)轉(zhuǎn)變過程中是等溫轉(zhuǎn)變，熱量提供給組織結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。

加熱三段：鋼絲被加熱到最終溫度950°左右，此時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變可能還在進(jìn)行。

保溫階段：保溫區(qū)提供一定的時(shí)間讓如光亮鋼絲等吸熱慢的鋼絲達(dá)到所需的溫度。

爐子各區(qū)溫度等于設(shè)定溫度，尤其最后區(qū)的溫度和燃燒壓力，因?yàn)殇摻z在前面區(qū)已充分受熱，在最后區(qū)僅需補(bǔ)充鋼絲損失的熱量（保溫）。

面縮率是能衡量奧氏體化的重要參數(shù)，面縮率的取樣測量必須在24小時(shí)以內(nèi)，否則會產(chǎn)生時(shí)效，數(shù)值會偏高。如果面縮率值偏高，說明鋼絲溫度太低，保溫時(shí)間太短，晶粒太小。碳沒有完全溶解，有殘留碳化物。如果面縮率值偏低，說明鋼絲溫度太高，晶粒增長速度慢，單個(gè)奧氏體晶粒太大。鋼絲的延展性差、有脫碳的風(fēng)險(xiǎn)，鋼絲過氧化。

我們也可以通過檢查晶粒尺寸來看溫度設(shè)定是否好，正常的晶粒20-25μ。如晶粒太大，則保溫溫度太高，適當(dāng)降低爐溫。如晶粒正常，不要輕易更改保溫區(qū)的溫度，應(yīng)通過改變前幾區(qū)的溫度來調(diào)整第四區(qū)的燃燒壓力。

AQ水淬火調(diào)整的目的是要得到要求的強(qiáng)度。當(dāng)強(qiáng)度超出上標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，減小淬火長度（反之，則增加淬火長度），并視復(fù)測結(jié)果決定是否需要繼續(xù)調(diào)整。

2.3 表面涂層

表面涂層通常要求為硼砂含量或磷化層含量，由于磷化工藝路徑較多，本次僅針對涂硼工藝作探究，鋼絲表面涂硼的優(yōu)點(diǎn)是：與鋼絲粘著性好，有中和殘酸作用;缺點(diǎn)是：易于吸濕，造成鋼絲表面生銹。生產(chǎn)過程中我們通常關(guān)注槽液濃度及溫度指標(biāo)，溫度保持在90±5℃，并根據(jù)表面涂層檢測結(jié)果進(jìn)行槽液調(diào)整。

3結(jié)論

1.合理設(shè)計(jì)拉拔模鏈并保證模具品質(zhì)是保障鋼絲尺寸精度的關(guān)鍵;

2.熱處理工藝是實(shí)現(xiàn)鋼絲組織轉(zhuǎn)變，保障鋼絲強(qiáng)度散差、面縮指標(biāo)的重要工序，合理的爐溫分布工藝尤為重要;

3.表面涂層的要求需要我們生產(chǎn)過程中關(guān)注槽液濃度及溫度指標(biāo)，并根據(jù)鋼絲表面檢測結(jié)果及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

參考文獻(xiàn)：

[1]李權(quán)大.鋼絲熱處理電加熱奧氏體化工藝參數(shù)研究[M].有色金屬設(shè)計(jì)，2018.

[2]梁宇.熱處理工藝對鋼絲的組織及力學(xué)性能的影響[M].金屬熱處理，2013.

[3]湯小雷.拉絲模使用中常見的問題[J].金屬制品，2003（2）51-52.

[4]邵紅紅.水浴淬火工藝對φ0.8 mm KSC72A鋼絲組織與性能影響[M].材料熱處理學(xué)報(bào)，2015.

作者簡介：

孫曉暉（1992.08.02），男，漢族，江蘇南通，本科，助理工程師，金屬材料加工。

（作者單位：江蘇寶鋼精密鋼絲有限公司）