浅谈高精度热处理钢丝生产工艺

【摘 要】高精度热处理钢丝作为冷拉冷轧钢丝的原料，在机械加工业、纺织工业、密封钢丝绳、结构钢丝和制钉钢丝等领域应用广泛，其在尺寸精度、强度散差、表面涂层均有较高的标准要求，如何在实际生产过程中通过工艺控制达到其技术标准，是大生产中的必要的课题。

【关键词】高精度;热处理钢丝;生产工艺

Talking about production technology of high precision heat treated steel wire

高精度热处理钢丝主要用作冷拉圆形钢丝、冷轧异形钢丝的原材料，广泛应用到机械加工业、纺织工业、密封钢丝绳、结构钢丝和制钉钢丝等领域，需求量较大，但其在尺寸精度、强度散差、表面涂层的技术标准也相对较高，笔者针对高精度热处理钢丝的技术标准，结合实际生产过程中的工艺控制，作简要探讨。

1、高精度热处理钢丝技术标准

高精度热处理钢丝尺寸精度、强度散差、表面涂层直接影响后续加工成品的性能，通常对尺寸精度要求在±0.02mm，强度散差要控制在±50Mpa以内，并要求面缩性能目标值在40%左右，表面涂层因后续加工工艺而定，一般为表面硼砂或者表面磷化层达到一定的要求。

2、实际生产中的工艺控制

2.1拉拔生产

要满足较高的成品尺寸要求，必须严格控制拉拔模具材质的硬度、入口角及定径带的长短，此外，模链设计是钢丝拉拔的重要环节，模链设计合理与否直接影响成品钢丝性能，行业经验普遍认为高碳钢拉拔模链单道次最高压缩率不得超过25%，而我们实际生产中发现，中低碳钢拉拔过程中单道次最高压缩率一旦超过20%，钢丝所需的润滑条件将明显提高，并且成品道次压缩率应更低，否则极易造成成品钢丝直径超差。

2.2热处理生产

在拉拔过程中，钢丝的结构会被破坏，晶粒被拉长，断裂，想要达到对应的强度散差、面缩性能，钢丝必须经过燃气炉加热，使晶粒重新形成渗碳体。在炉子中，被破坏的渗碳体重新融合;在淬火槽中，渗碳体重新排列。

温度超过723°（取决于钢丝成分及加热速度）钢丝会奥氏体化（详见图1 奥氏体组织转变C曲线）。碳原子渗透到间隙里去，需要一定的时间，这就是为什么我们要使钢丝加热到更高的温度。奥氏体化要尽可能的均匀，需要有很好的温度及足够的时间让碳原子扩散。但如果钢丝停留在炉子时间太长，晶粒会长得很大。

燃气炉分为加热区和保温区，具体区数因设备厂家可能存在差异，但钢丝在炉子加热区要达到950°左右是一致的，保温区提供钢丝一个扩散（溶解）的时间，怎样理想的炉温分布呢，钢丝在炉中可以分为几个阶段：

加热一段：在该区域形成保护性的氧化皮（FeO），颜色更暗，吸热更快。理论上，当离开加热一段时已达到转变温度>723°。

加热二段：在理想情况下，该区应该提供所有的热量来使得珠光体向奥氏体转变。整个转变过程中是等温转变，热量提供给组织结构的转变。

加热三段：钢丝被加热到最终温度950°左右，此时奥氏体转变可能还在进行。

保温阶段：保温区提供一定的时间让如光亮钢丝等吸热慢的钢丝达到所需的溫度。

炉子各区温度等于设定温度，尤其最后区的温度和燃烧压力，因为钢丝在前面区已充分受热，在最后区仅需补充钢丝损失的热量（保温）。

面缩率是能衡量奥氏体化的重要参数，面缩率的取样测量必须在24小时以内，否则会产生时效，数值会偏高。如果面缩率值偏高，说明钢丝温度太低，保温时间太短，晶粒太小。碳没有完全溶解，有残留碳化物。如果面缩率值偏低，说明钢丝温度太高，晶粒增长速度慢，单个奥氏体晶粒太大。钢丝的延展性差、有脱碳的风险，钢丝过氧化。

我们也可以通过检查晶粒尺寸来看温度设定是否好，正常的晶粒20-25μ。如晶粒太大，则保温温度太高，适当降低炉温。如晶粒正常，不要轻易更改保温区的温度，应通过改变前几区的温度来调整第四区的燃烧压力。

AQ水淬火调整的目的是要得到要求的强度。当强度超出上标准时，减小淬火长度（反之，则增加淬火长度），并视复测结果决定是否需要继续调整。

2.3 表面涂层

表面涂层通常要求为硼砂含量或磷化层含量，由于磷化工艺路径较多，本次仅针对涂硼工艺作探究，钢丝表面涂硼的优点是：与钢丝粘着性好，有中和残酸作用;缺点是：易于吸湿，造成钢丝表面生锈。生产过程中我们通常关注槽液浓度及温度指标，温度保持在90±5℃，并根据表面涂层检测结果进行槽液调整。

3结论

1.合理设计拉拔模链并保证模具品质是保障钢丝尺寸精度的关键;

2.热处理工艺是实现钢丝组织转变，保障钢丝强度散差、面缩指标的重要工序，合理的炉温分布工艺尤为重要;

3.表面涂层的要求需要我们生产过程中关注槽液浓度及温度指标，并根据钢丝表面检测结果及时进行调整。

参考文献：

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作者简介：

孙晓晖（1992.08.02），男，汉族，江苏南通，本科，助理工程师，金属材料加工。

（作者单位：江苏宝钢精密钢丝有限公司）