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，在機械加工業(yè)、紡織工業(yè)、密封鋼絲繩、結構鋼絲和制釘鋼絲等領域應用廣泛，其在尺寸精度、強度散差、表面涂層均有較高的標準要求，如何在實際生產(chǎn)過程中通過工藝控制達到其技術標準，是大生產(chǎn)中的必要的課題。

【關鍵詞】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，廣泛應用到機械加工業(yè)、紡織工業(yè)、密封鋼絲繩、結構鋼絲和制釘鋼絲等領域，需求量較大，但其在尺寸精度、強度散差、表面涂層的技術標準也相對較高，筆者針對高精度熱處理鋼絲的技術標準，結合實際生產(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標準

高精度熱處理鋼絲尺寸精度、強度散差、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，強度散差要控制在±50Mpa以內，并要求面縮性能目標值在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到一定的要求。

2、實際生產(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，必須嚴格控制拉拔模具材質的硬度、入口角及定徑帶的長短，此外，模鏈設計是鋼絲拉拔的重要環(huán)節(jié)，模鏈設計合理與否直接影響成品鋼絲性能，行業(yè)經(jīng)驗普遍認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，鋼絲的結構會被破壞，晶粒被拉長，斷裂，想要達到對應的強度散差、面縮性能，鋼絲必須經(jīng)過燃氣爐加熱，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 奧氏體組織轉變C曲線）。碳原子滲透到間隙里去，需要一定的時間，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間讓碳原子擴散。但如果鋼絲停留在爐子時間太長，晶粒會長得很大。

燃氣爐分為加熱區(qū)和保溫區(qū)，具體區(qū)數(shù)因設備廠家可能存在差異，但鋼絲在爐子加熱區(qū)要達到950°左右是一致的，保溫區(qū)提供鋼絲一個擴散（溶解）的時間，怎樣理想的爐溫分布呢，鋼絲在爐中可以分為幾個階段：

加熱一段：在該區(qū)域形成保護性的氧化皮（FeO），顏色更暗，吸熱更快。理論上，當離開加熱一段時已達到轉變溫度>723°。

加熱二段：在理想情況下，該區(qū)應該提供所有的熱量來使得珠光體向奧氏體轉變。整個轉變過程中是等溫轉變，熱量提供給組織結構的轉變。

加熱三段：鋼絲被加熱到最終溫度950°左右，此時奧氏體轉變可能還在進行。

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

爐子各區(qū)溫度等于設定溫度，尤其最后區(qū)的溫度和燃燒壓力，因為鋼絲在前面區(qū)已充分受熱，在最后區(qū)僅需補充鋼絲損失的熱量（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小時以內，否則會產(chǎn)生時效，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，單個奧氏體晶粒太大。鋼絲的延展性差、有脫碳的風險，鋼絲過氧化。

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

AQ水淬火調整的目的是要得到要求的強度。當強度超出上標準時，減小淬火長度（反之，則增加淬火長度），并視復測結果決定是否需要繼續(xù)調整。

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)點是：與鋼絲粘著性好，有中和殘酸作用;缺點是：易于吸濕，造成鋼絲表面生銹。生產(chǎn)過程中我們通常關注槽液濃度及溫度指標，溫度保持在90±5℃，并根據(jù)表面涂層檢測結果進行槽液調整。

3結論

1.合理設計拉拔模鏈并保證模具品質是保障鋼絲尺寸精度的關鍵;

2.熱處理工藝是實現(xiàn)鋼絲組織轉變，保障鋼絲強度散差、面縮指標的重要工序，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)過程中關注槽液濃度及溫度指標，并根據(jù)鋼絲表面檢測結果及時進行調整。

參考文獻：

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

[2]梁宇.熱處理工藝對鋼絲的組織及力學性能的影響[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].材料熱處理學報，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）