一種超低碳鋼拉拔細絲的方法與流程
2023-06-09 08:44:31
本發明屬於金屬材料塑性加工領域，尤其是一種超低碳鋼拉拔細絲的方法。
背景技術：
：線材拉細絲的工藝在金屬材料加工領域使用廣泛，超低碳類鋼種這方面的用途主要為銅包鋼絲、電子引線等。冷拔過程中鋼絲的組織與力學性能發生變化，產生加工硬化。隨著冷變形程度的增加，一般鋼絲的抗拉強度、硬度、彈性極限等增加，而延伸率、斷面收縮率等下降。在拉細絲的過程中，加工硬化導致的成品絲抗拉強度過高及斷絲問題尤為突出。由於在拉拔細絲時的斷線，造成重新穿模誤工，抗拉強度不合造成判廢，使得細絲的製造成本與市場承受價格能力產生矛盾，阻礙著細絲的應用。由於鋼絲冷加工性能的下降，變形量達到一定程度後不適宜繼續拉拔，需要進行中間熱處理以降低抗拉強度、改善冷加工性能。但在變形量達到什麼程度後進行退火才能夠避免線材過度加工硬化，對於線材的製備具有重要意義。專利申請CN201010551421.5提供了一種鋼絲拉拔方法，其使用不同直徑的捲筒進行拉拔，得到要求規格的細絲。該方法不進行中間熱處理，無法避免成品絲加工硬化程度過高，對於要求低抗拉強度的產品不能使用。此外，該方法對拉絲機有特殊要求，對於磷化液濃度有較高要求，實際生產時控制有難度，因此這種方法不易推廣使用。專利申請CN201310140054.3提供了一種鍍鋅碳素鋼絲的組合拉拔生產方法，其主要措施是採用乾式拉拔與溼式拉拔兩種混合方式，以解決拉絲過程的欠潤滑問題，與降低材料的加工硬化無關。專利申請CN201410516910.5提供了一種強潤滑拉拔線材的方法，其目的是延長模具使用壽命、降低線材表面加工硬化，並未提到拉拔工藝的方面，只是對潤滑劑、模具等工裝方面提出了具體要求；只能降低表面摩擦力，對於降低抗拉強度所起到的作用小。專利號CN201510596501.5提供了一種盤圓鋼拉拔方法及用來拉拔盤圓鋼的裝置，其從簡化工藝、提高生產效率的角度出發，提出採用雙模連續拉拔的方法，但是這種方法的局限是兩道次總變形量不能太大，且在簡化工藝之外，不能有效避免嚴重的加工硬化效應。以上方法多是為了得到要求規格的細絲，對於拉拔過程中的線材加工硬化較少關注。由於行業對於細絲的拉伸性能指標要求越來越嚴格，在改善原材料的組織性能之外，有必要對於拉拔工藝進行改進，以獲得合適的加工硬化程度，滿足客戶對於細絲產品要求。技術實現要素：本發明要解決的技術問題是提供一種能有效地降低加工硬化的超低碳鋼拉拔細絲的方法。為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是：其包括第一階段拉拔、再結晶退火和第二階段拉拔工序；所述第一階段拉拔工序，總變形量按線材軸向圓面積計算為75%～85%。本發明所述再結晶退火工序，退火保溫溫度680～730℃，保溫時間5～6h。本發明所述第一階段拉拔工序，每道次變形量為15%～30%。本發明所述第二階段拉拔工序，每道次變形量為10%～30%。本發明所述超低碳鋼的碳含量≤0.05wt%。本發明的成分設計原理如下：冷拉拔過程位錯運動：理論和實踐都已證明，在實際晶體中存在著位錯。晶體的滑移不是晶體的一部分相對另一部分同時做整體的剛性移動，而是通過位錯在切應力的作用下沿著滑移面逐步移動的結果。大量位錯滑移到表面時，會在晶體表面形成顯微鏡下能觀察到的滑移痕跡。隨著塑性變形的進行，位錯密度不斷增加，因此位錯在運動時的相互交割加劇，結果即產生固定割階、位錯纏結等障礙，使位錯運動的阻力增大，引起變形抗力的增加。冷拉拔過程內部組織變化：通過實驗研究發現，變形量均勻分布時，顯著的加工硬化有兩個階段，優先發生的是位錯強化機制，超過一定的變形量之後，織構的形成對於材料強化起了顯著作用。因此，形成織構後，及時退火可以避免過度硬化。冷拉拔過程中隨著變形的增加，晶粒逐漸被拉長，直至破碎，這樣使各晶粒都破碎成細碎的亞晶粒，變形愈大，晶粒破碎的程度愈大，這樣使位錯密度顯著增加；同時細碎的亞晶粒也隨著晶粒的拉長而被拉長。當變形量很大時，晶粒呈現出纖維組織。多晶體在塑性變形時也伴隨著晶體的轉動過程，當變形量很大時，多晶體中原為任意取向的各個晶粒會逐漸調整其取向而彼此趨於一致，出現「變形織構」。出現織構後，試驗表明將出現抗拉強度增幅升高的現象，材料表現出織構強化作用。採用上述技術方案所產生的有益效果在於：本發明通過控制第一階段拉拔的總變形量，避免線材出現二次快速加工硬化，達到臨界變形量後及時進行退火，以降低線材的抗拉強度，從而避免線材在後續拉拔出現斷絲的情況。由於退火前積累了一定的形變能，因此退火可以採取較低保溫溫度與較短保溫時間，也可以達到軟化線材的作用。本發明適用於銅包鋼絲、電子引線等產品加工領域，由於幾乎不在第二次快速加工硬化階段進行冷塑性變形，能夠有效避免中間線材抗拉強度過高的情況，能顯著降低斷絲率、避免中間線材過度加工硬化、降低模具損耗；按照本發明得到的成品細絲可以滿足低抗拉強度的要求。本發明對拉拔設備沒有特殊要求，適用於普通連罐拉絲機，無需增加設備和改造投資，每隻捲筒直徑可以相等或者不等；適用於碳含量≤0.05wt%的超低碳鋼，原材料鋼種較為廣泛。具體實施方式下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。本超低碳鋼拉拔細絲的方法採用下述工序步驟：第一次酸洗磷化、第一階段拉拔、再結晶退火、第二次酸洗磷化、第二階段拉拔；各工序的工藝如下所述：（1）第一次酸洗磷化工序：將熱軋盤條置於鹽酸、硫酸等酸性介質的酸洗池中，去除表面氧化鐵皮；然後清洗掉表面酸液，置於一定濃度的磷化液中，以使線材表面得到均勻的磷化層。（2）第一段拉拔工序：在連罐機上進行連續拉拔，模具前放置固體潤滑粉，以塗覆在線材表面，起到潤滑作用。按線材軸向圓面積計算，這一階段總變形量75%～85%，每道次變形量15%～30%，各道次變形量最好大致相等。（3）再結晶退火工序：上述變形量為75%～85%的線材為最佳退火臨界值，因此在第一段拉拔工序後要及時退火。退火保溫溫度680～730℃，保溫時間5～6h；退火爐可以選擇井式爐、箱式爐等。（4）第二次酸洗磷化工序：將退火線材置於鹽酸、硫酸等酸性介質的酸洗池中，去除表面氧化鐵皮；然後清洗掉表面酸液，置於一定濃度的磷化液中，以使線材表面得到均勻的磷化層。（5）第二階段拉拔工序：在連罐機上進行連續拉拔，模具前放置固體潤滑粉，以塗覆在線材表面，起到潤滑作用。按線材軸向圓面積計算，每道次變形量10%～30%，這一階段總變形量根據最終規格確定，可以達到90%，各道次變形量最好大致相等；拉拔後即可得到所述的超低碳鋼細絲。實施例1：本超低碳鋼拉拔細絲的方法的具體工藝如下所述。採用超低碳鋼的熱軋盤條進行生產，熱軋盤條的規格為φ6.5mm，除鐵之外的主要化學成分(wt)：C0.0035%、Si0.006%、Mn0.05%、S0.008%、P0.010%。第一段拉拔工序：這一階段總變形量75%，線材規格為φ3.20mm；每道次相對前一道次的變形量為20～22%，各道次變形量大致相等。再結晶退火工序：以100℃/h升溫至730℃，保溫時間5h，隨爐緩冷至550℃出爐。第二階段拉拔工序：每道次相對前一道次變形量30%，各道次變形量大致相等，最後一道變形量小，為10%；最後得到規格為φ1.0mm的超低碳鋼細絲。實施例2：本超低碳鋼拉拔細絲的方法的具體工藝如下所述。採用超低碳鋼的熱軋盤條進行生產，熱軋盤條的規格為φ6.5mm，除鐵之外的主要化學成分(wt)：C0.0060%、Si0.05%、Mn0.20%、S0.010%、P0.018%。第一段拉拔工序：這一階段總變形量85%，線材規格為φ2.65mm；第一道次變形量30%，其它每道次相對前一道次的變形量15～20%。再結晶退火工序：以100℃/h升溫至680℃，保溫時間5.5h，隨爐緩冷至550℃出爐。第二階段拉拔工序：每道次變形量15～20%，各道次變形量大致相等；最後得到規格為φ0.8mm的超低碳鋼細絲。實施例3：本超低碳鋼拉拔細絲的方法的具體工藝如下所述。採用超低碳鋼的熱軋盤條進行生產，熱軋盤條的規格為φ6.5mm，除鐵之外的主要化學成分(wt)：C0.05%、Si0.03%、Mn0.40%、S0.012%、P0.018%。第一段拉拔工序：這一階段總變形量80%，線材規格為φ3.0mm；每道次相對前一道次的變形量20～25%，各道次變形量大致相等。再結晶退火工序：以100℃/h升溫至710℃，保溫時間6h，隨爐緩冷至550℃出爐。第二階段拉拔工序：每道次變形量20～25%，各道次變形量大致相等；最後得到規格為φ1.0mm的超低碳鋼細絲。上述實施例1－3的產品測試：（1）實施例1－3所得超低碳鋼細絲的拉拔斷絲情況如表1所示。表1：各實施例的拉拔斷絲情況實施例第一階段拉拔斷絲次數第二階段拉拔斷絲次數100200300由表1可見，各實施例所得超低碳鋼細絲的第一階段拉拔、第二階段拉拔均沒有斷絲。（2）對實施例1－3中的原材料-熱軋盤條、第一階段拉拔後的鋼絲、第二階段拉拔後的鋼絲-超低碳鋼細絲分別進行抗拉強度測試，測試結果見表2。表2：各實施例抗拉強度測試結果實施例熱軋盤條第一階段拉拔後的鋼絲第二階段拉拔後的鋼絲129553362523025525833332578645由表2可見，本方法所得超低碳鋼細絲具有較低的抗拉強度。當前第1頁1 2 3