织针针舌用材料DH100A钢丝的新工艺研究

陆鹏飞

(金轮蓝海股份有限公司，江苏 南通 226009)

•生产实践

织针针舌用材料DH100A钢丝的新工艺研究

陆鹏飞

(金轮蓝海股份有限公司，江苏 南通 226009)

为了提高织针针舌的硬度、弹性及耐磨性，对针舌用钢丝的主要指标进行研究分析，选用新材料DH100A，并对传统生产工艺进行优化，设计适用于DH100A材料的生产工艺流程，包括用正火代替退火，调直方式改为油淬火热处理工艺，具体为：开坯拉拔→正火→拉拔→球化→轻拉→油淬火调直。经过验证：使用新材料，采用新工艺，能提高拉拔效率，使钢丝表面脱碳显著降低，钢丝表面质量显著提高。

针舌；钢丝；DH100A；硬度；弹性；直线度；脱碳；退火；工艺

织针针舌用钢丝属于高端针用钢丝，其价格和产品附加值很高。目前针舌用钢丝市场基本被进口钢丝垄断，之所以出现此种情况，是因为国内针舌用钢丝在成品直线度及球化组织上，与进口钢丝存在一定差距。

根据使用过程中对针舌用钢丝的性能需求，其主要质量指标概括为：① 直线度要求满足1 m调直钢丝在自然状态下，弓高不大于15 cm；② 维氏硬度满足(235±20)HV0.2；③ 球化组织均匀，不得有脱碳现象。

笔者选取新材料DH100A，优化传统生产工艺路线，生产的针舌用钢丝在直线度及球化组织等方面均达到进口针舌用钢丝水平。与T9A材料相比，新材料DH100A可进一步提高针舌的硬度、弹性及耐磨性[1]。

1 工艺试验

1.1 试验材料

试验材料为热轧态DH100A的φ5.5 mm盘条，其化学成分见表1，针舌试验规格要求为φ0.5 mm。

表1 热轧态DH100A化学成分 单位:%

由表1分析计算可知，DH100A的碳质量分数为1.071%～1.244%。在成品规格拉拔时，易产生超模现象，因此，在工艺流程中，需相应地调整前道拉拔工序的压缩比，并与明火炉或罩式炉工序的工艺相配。

1.2 传统生产工艺

全工艺流程：周期炉球化退火→酸洗→拔丝→周期炉再结晶退火→酸洗→拔丝→检验包装。

传统生产工艺的周期炉再结晶退火流程，炉膛大，加热气氛不均匀，且退火周期长，导致强度均匀性、脱碳倾向和石墨化等都较难控制。另外，由于成品前和半成品钢丝外径尺寸小，经酸洗后易乱线，造成拔丝操作难度大且生产效率低。

1.3 新材料DH100A工艺

1.3.1 工艺流程

新材料工艺流程：开坯拉拔φ3.30 mm→正火→φ2.00 mm→正火→φ1.15 mm→正火→φ0.53 mm球化→轻拉φ0.50 mm→油淬火调直。

1.3.2 拉拔生产

在拉拔过程中，半成品钢丝采用明火炉等温淬火工艺，得到的索氏体组织属于细片状珠光体，具有很高的冷拉极限值，能够承受较大的减面率。采用的设备均是直进式拉丝机，提高了拉拔的稳定性。索氏体状态下的半成品钢丝拉拔，不但提高了钢丝的拉拔效率，使拉拔速度可达到8 m/s，而且还提升了钢丝的表面质量[2]。

1.3.3 半成品明火炉工艺

明火炉工序是将钢丝加热至奥氏体化后，经过铅浴等温淬火处理，使半成品钢丝获得索氏体组织，塑性增强，以便后续拉拔。DH100A材料含碳量较高，应延长明火炉加热时间，增加钢丝在炉时间，结合明火炉设备DV值控制要求，适当降低钢丝走线速度。不同线径DH100A材料半成品明火炉工艺参数见表2。

表2 不同线径DH100A半成品钢丝明火炉工艺参数

线径/mm加热温度/℃预热段(中性或微还原)加热一段(还原性)加热二段(还原性)均热段(还原性)铅温/℃速度/(m·min⁃1)3．30975955950940560～570152．00975955950940560～570251．15975955950940560～57040

1.3.4 球化退火工艺

由于φ0.52 mm半成品钢丝的前道热处理工艺是等温淬火而非球化退火，因此在设计球化退火工艺时，要适当增加加热温度，并延长保温时间[3]，试验后的球化退火工艺见图1。

图1 半成品φ0.52 mm球化退火工艺

1.3.5 调直处理

球化退火后的钢丝，硬度较低，尤其小规格钢丝，在内应力完全消除的状态下保持线材的直条性，退火后的钢丝根本无法达到要求。但是，针舌用钢丝要求钢丝放开后，在1 m的自然状态下，弓高不大于15 cm。

目前普遍采用的工艺是机械调直，机械调直过程中，容易造成钢丝表面碰伤问题。鉴于油淬火回火钢丝的工艺特性，采用低温加热对钢丝直线度进行热处理调校，同样能达到直线度要求，而且提升了钢丝表面质量。

2 试验结果分析

生产过程中拉拔、正火较为顺畅，常规物理指标均满足要求，检测的维氏硬度均为240 HV0.2，球化组织均匀，但是球化后脱碳问题较为严重，不能满足要求，见图2。

将退火工艺调整为正火工艺，同时免去酸洗工艺，提升拉拔速度，钢丝表面质量改善。但是酸洗可去除钢丝表面氧化物，降低脱碳层。因此，优化工艺流程为:开坯拉拔φ3.30 mm→正火→φ2.00 mm→正火→φ1.15 mm→球化→酸洗→拉拔φ0.53 mm→球化→轻拉φ0.50 mm→球化→油淬火调直，钢丝脱碳显著降低，达到要求，见图3。

图2 脱碳组织

图3 工艺调整后脱碳情况改进

3 结语

3.1 φ3.30 mm和φ2.00 mm规格钢丝新工艺均采用正火替代退火工艺，拉拔效率得到大幅提高，缩短了工艺周期，提高了半成品表面质量。

3.2 采用油淬火热处理工艺调直代替传统机械式调直，有效保护了成品钢丝的表面质量。

3.3 工艺流程减少了退火次数，可以减少脱碳发生的频次，为保证无脱碳，仍需要进行酸洗。

3.4 织针针舌用钢丝关键点控制在于无脱碳指标，采用无氧化罩式炉退火工艺时，成品检测重点关注脱碳问题。

[1] 徐效谦，明绍芳.特殊钢钢丝[M].北京：冶金工业出版社，2005.

[2] 费永江，赵光.针舌用钢丝新工艺[J].金属制品，1998，24(6)：20-24.

[3] 于克勇.钢丝铅淬火在炉时间加热时间的控制[J].天津冶金，2005(Z1)：61-62，76.

Research on the New Process of the Steel Wire DH100A for Needle Latch

LU Pengfei

(Geron Blue Ocean Co.,Ltd.,Nantong 226009,China)

To improve hardness,elasticity and abrasion resistance of the needle latch,analysis is done to the main indices of the new steel wire DH100A for needle latch fabrication.Optimization is done to the traditional process to cater requirement of the new wire,including normalizing replacing annealing,oil quenching process replacing straightening method,in details：cogging drawing→normalizing→drawing→balling→light drawing→oil quenching straightening.It is validated that using new materials with new process can improve the drawing efficiency,decarburization of steel wire significantly reduced,the surface quality of steel wire markedly improved.

needle latch；steel wire；DH100A；hardness；elasticity；straightness；decarburization； annealing；process

2016-11-22

陆鹏飞(1985—)，男，江苏南通人，工程师，主要从事金属制品加工工艺及组织性能的研究。

TS103.82+1

A

1001-9634(2017)04-0009-02