合金钢丝的分类及生产工艺

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合金钢丝以合金钢盘条为原料经拉拔生产的钢丝。合金钢丝具有比碳素钢丝更为优越或碳素钢丝所不具备的性能。合金钢丝的种类有轴承钢钢丝、合金工具钢钢丝、合金弹簧钢钢丝(见弹簧钢丝)、合金焊接用钢丝、合金冷顶锻用钢丝以及不锈钢钢丝等。与生产碳素钢丝相比,合金钢丝在生产工艺上有一定的特殊性要求。

轴承钢丝

轴承钢丝的一般生产工艺过程如下:

原料检验→球化退火→酸洗、涂层→拉拔→中间热处理→成品热处理→性能及低倍检验→涂油包装。

原料的球化退火在轴承钢丝的生产中是至关重要的,它直接影响到拉拔过程能否顺利进行和成品性能。原料球化质量好,一个拔程的总减面率最大可达70%~80%,平均道次减面率为20%左右。半成品及成品的热处理采用再结晶退火。

有的轴承钢丝要求以磷化和轻微冷拉状态交货,冷变形量控制在10%~30%。磷化能够改善拉拔时的润滑条件,减少模具磨损,提高钢丝的尺寸精度和表面质量,同时残留的磷化层具有很好的防锈能力,有利于提高生产过程中的防锈和成品封存。轻拉增加了钢丝的抗拉强度。磷化和轻拉状态的轴承钢丝外硬内软,冷锻效果好,不易产生粘结,适宜于轴承制造。

合金工具钢丝

合金工具钢丝常用的钢有合金工具钢、高速工具钢和合金模具钢。这类钢碳含量和合金元素含量高,故硬度高、塑性差,拉拔比较困难。原料通常要进行球化退火,球化退火的质最是拉拔能否顺利进行的关键。合金工具钢丝有的用硫酸或盐酸酸洗,有的用硫酸盐酸混合酸洗。拉拔时用石灰涂层或含元明粉的石灰涂层进行润滑。由于有的高碳高合金工具钢丝冷拔变形比较困难,在生产中有时采用温拔以改变拉拔变形条件。

弹簧钢丝

合金焊接用钢丝 

适合于电弧焊、气焊、埋弧自动焊、电渣焊特别是气体保护焊等用途的合金钢丝。用专用的合金结构钢制造,包括含锰及锰硅、锰钼、锰硅钼、锰硅钼钛、锰钼钒、铬钼、铬钼钒、铬镍钼、铬锰硅等。

焊接用钢丝

焊接用钢丝的化学成分对焊缝质量有很大影响,在钢中加入一定合金元素的作用是:(1)脱氧;(2)强化焊缝;(3)控制含碳量。含碳量高时焊缝易开裂,气孔多,飞溅多;所以焊丝的含碳量一般都较主体金属为低,其强度损失由强化的合金元素来补足。焊丝通常以冷拉状态交货,但根据用户要求亦可经热处理、酸洗和清洗后供货或供应有一定抗拉强度的钢丝。为了增加导电性,埋弧自动焊和气体保护焊焊丝一般要求表面镀铜,并保证镀层牢固和均匀。焊丝的表面光洁程度(锈蚀程度)和清洁度(油类污物残留程度)也对焊缝质量有影响。表面光洁程度和清洁度高,则导电接触好、电弧稳定、飞溅少,从而能提高焊缝质量。为了提高光洁程度,在成品拔程应采用较高的总减面率和较多的拉拔道次。润滑剂会影响表面清洁度,应合理选择。除实心焊丝外,管状(药芯)焊丝的生产也有很大的发展。

合金冷顶锻用钢丝 

多用来制造较为重要的铆钉和螺栓,主要钢种有铆螺专用锰钢、铬锰硅钢、铬硅镍钢。对钢丝的主要要求有:高的表面质量,保证冷顶锻后不开裂;高的韧性。铆螺钢与相应钢种的差别是S、P含量较低,杂质较少。盘条热处理用不完全退火或等温退火以求碳化物球化。半成品采用再结晶退火。通过多次退火和冷拔可使碳化物趋于圆整。成品以冷拉或热处理状态交货。合金冷顶锻钢丝的酸洗采用普通酸洗工艺,但因为钢丝的表面质量与酸洗的质量有关,在操作时要防止过酸洗、酸洗不净以及氢脆。合金冷顶锻钢是低碳低合金钢,塑性较好,但为了保证表面质量,拉拔时一般采用较小的道次减面率和较大的总减面率。成品拔程通常只拉一道,且减面率控制在%26le;10%。

不锈钢丝 

不锈钢丝生产在合金钢丝生产中属于难度较高的一种,其热处理、表面处理和拉拔工艺都有其独特的地方。

不锈钢丝主要分奥氏体、马氏体和铁素体不锈钢丝3类,其中前两类较多。

奥氏体不锈钢丝

奥氏体不锈钢丝以18-8型不锈钢丝为典型,用作弹簧钢丝、琴钢丝、冷顶锻钢丝和焊丝等。多以冷拉状态交货,但也有以热处理状态交货的。生产该类钢丝的盘条、半成品和成品的热处理均采用固溶处理。其表面氧化膜比较致密,性质稳定,一般用熔碱-三酸复洗(见盘条化学除鳞)才能去除。轻度的氧化膜也可以用氢氟酸-硝酸酸洗去除。酸洗后可采用镀铜、草酸盐处理或涂元明粉-石灰作润滑涂层。经固溶处理后的奥氏体不锈钢虽有良好的塑性但加工硬化的倾向强烈、变形抗力大,拉拔这类钢丝要求有良好的润滑剂和适宜的模具。

马氏体不锈钢丝

马氏体不锈钢丝的主要品种有医疗器械用钢丝和专用的焊条钢丝等。生产马氏体不锈钢丝时,其原料在热轧后必须缓冷并进行球化处理,以防开裂,并为拉拔作组织准备。氧化膜的去除,一般先碱洗,再用硫酸加盐酸或盐酸酸洗。可以用元明粉一石灰作润滑涂层。经拉拔后的钢丝应在去除表面残留的润滑剂后尽快进行热处理,以防因存在残余应力而造成钢丝的开裂。