關(guān)于金屬針布鋼絲的球化退火工藝分析

摘 要：我國金屬針布生產(chǎn)所存主要問題，包括一致性差、使用壽命短以及針尖耐磨度較低等，為全面滿足市場需求，還需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行技術(shù)研究。金屬針布為重要紡織用梳理器材，其生產(chǎn)質(zhì)量與針布鋼絲熱處理效果有直接聯(lián)系，尤其是針布鋼絲球化退火工藝，需要確保工藝實施的規(guī)范性，提高其實施效果。本文就金屬針布鋼絲球化退火工藝進(jìn)行了簡要分析。

關(guān)鍵詞：金屬針布；鋼絲；球化退火

球化退火工藝是金屬針布生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，也是金屬針布耐磨性的保障措施之一。鋼絲球化退火處理目的是改善切削性能，避免淬火環(huán)節(jié)出現(xiàn)變形以及開裂等問題，提高產(chǎn)品力學(xué)性能的均勻性。從生產(chǎn)現(xiàn)狀來看，無氧化罩式爐球化退火過程中球化溫度、冷卻速度以及保溫時間等參數(shù)的控制還存在一定不足，需要采取措施進(jìn)行優(yōu)化，爭取不斷提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

1 金屬針布鋼絲球化退火工藝分析

金屬針布鋼絲球化退火工藝實施原理，即使得鋼絲獲得彌散分布于鐵素體基體上的細(xì)粒體碳化物組織，對產(chǎn)品切削性能進(jìn)行優(yōu)化，提高鋼件性能的均勻性，避免淬火階段出現(xiàn)變形開裂問題。對金屬針布鋼絲進(jìn)行球化退火處理后，可以提高沖齒處理效果，改善針布基部韌性。工藝實施后應(yīng)檢查碳化物球粒度是否圓整以及分布是否均勻，應(yīng)保證其能夠達(dá)到針布鋼絲球化2.3-3.5級的要求，不得存在過熱、過燒或者脫碳等問題[1]。

2 金屬針布鋼絲球化退火工藝質(zhì)量影響因素

2.1 鋼絲化學(xué)成分 為確保針布生產(chǎn)質(zhì)量，應(yīng)控制好原材料性能，選擇用滿足生產(chǎn)要求的優(yōu)質(zhì)碳素鋼盤條作為原材料，使得材料脆性在允許范圍內(nèi)。應(yīng)選擇用同一批且相同類型材料，一般碳含量偏差會控制在0.02%，一般應(yīng)盡量選擇用同批次原材料，因為其含碳量均勻性明顯高于不同批次材料，能夠降低含碳量不均勻造成的影響，保證所生產(chǎn)針布的硬度與塑性特征滿足要求，同時在軋制階段也可以減少鋼絲單位面積體積縱向延伸或者橫向?qū)捳沟葐栴}的發(fā)生。

2.2 表面氧化脫碳 金屬針布鋼絲球化退火處理階段，一般選擇會先抽真空后填充氮氣、氫氣等方法，控制表面氧化與脫碳情況的發(fā)生，確保產(chǎn)品處理后滿足光亮退火效果。在此環(huán)節(jié)中，如果存在抽真空不足、溫度偏高以及退火罐漏氣等問題，再加上操作行為不規(guī)范，很容易造成鋼絲與坯條外層出現(xiàn)氧化與脫碳現(xiàn)象，產(chǎn)品表面發(fā)烏，情況嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)氧化脫碳超標(biāo)的情況。隨著爐內(nèi)氧化性氣氛的增大，則鋼絲表層更容易出現(xiàn)脫碳現(xiàn)象，同時脫碳程度也會越深一般會在坯條齒部集中出現(xiàn)脫碳問題，沖齒處理后齒尖碳含量過低，同時淬火階段后齒尖硬度降低，會導(dǎo)致針布耐磨性過低，在后期使用過程中會縮短其壽命。

2.3 鋼絲表面質(zhì)量 鋼絲以及坯條表面質(zhì)量也會對金屬針布質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，其中常見磷化正火鋼絲、球化輕拉拔鋼絲以及磷化球化鋼絲可以有效處理存放過程中存在的銹蝕問題。通過對鋼絲材料表面進(jìn)行磷化與輕拉拔處理，可以有效改善其所存質(zhì)量問題，提高材料表面光滑性，同時還可以有效避免裂紋、磷化層等問題的發(fā)生，有效提高針布沖淬后齒尖質(zhì)量[2]。但是如果對鋼絲進(jìn)行磷化酸洗過度，會導(dǎo)致材料粗糙度過低，在經(jīng)過軋制工藝后，造成坯條黑斑點磷化層增加。

3 金屬針布鋼絲球化退火工藝試驗分析

3.1 試驗材料與設(shè)備 選擇50Cr合金鋼絲作為試驗對象，對其進(jìn)行酸洗、磷化處理，并通過直進(jìn)式拉拔機將其拉拔到Φ2.15mm狀態(tài)。球化退火工藝，所選設(shè)備為SRJX249型箱式電阻爐，最高溫度可達(dá)1000℃，爐膛尺寸為500mm×300mm×200mm[3]。同時，還選擇用GX51型金相顯微鏡。

3.2 試驗工藝 對金屬針布試驗經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)，初步判斷影響鋼絲雙相區(qū)球化退火的原因主要包括：加熱溫度與時間、保溫溫度與時間以及冷卻速度等。本試驗最終確定冷卻速度為25℃/h，正式試驗操作時，確定冷卻速度為確定數(shù)值，然后調(diào)整其余試驗參數(shù)，分析不同因素對鋼絲球化組織的影響，最終通過對比來確定出最佳工藝。

3.3 試驗結(jié)果 將球狀珠光體直徑、試樣測面維氏硬度以及球化均勻度等設(shè)定為試驗考查指標(biāo)。正式試驗操作時，選擇Cr元素加入到試驗對象鋼絲中，增大奧氏體化溫度，減慢碳元素在奧氏體中擴散速度，同時控制球化速度與時間，實驗證明對鋼絲組織球化滲碳體影響較大，難以正常增大。對試驗結(jié)果進(jìn)行分析時，將球狀滲碳體作為分析對象，其越大、球狀均勻度越高，且退火后鋼絲維氏硬度越低越好。

通過表1極差Ri值來確定各因素對球狀珠光體尺寸大小影響效果進(jìn)行分析，并確定影響順序為：A>D>C>B。將因素水平作為橫坐標(biāo)，將球狀珠光體直徑平均值以及球化效果得分平均值作為縱坐標(biāo)，確定影響因素與指標(biāo)關(guān)系圖。

3.4 結(jié)果分析

第一，加熱溫度是影響球狀珠光體尺寸大小以及球化均勻度的主要因素，隨著加熱溫度的增加，球狀珠光體直徑先增大后減小，而球化均勻度會伴隨著溫度的增加而降低。第二，如果溫度過高，或者保溫時間長，則會導(dǎo)致殘留碳化物進(jìn)入到基體內(nèi)部；如果降低加熱溫度與保溫時間，最終試驗殘留物會以片狀形存在，穩(wěn)定性比較高不容易溶解。第三，隨，在增大保溫溫度時，反應(yīng)物聚集效果更為明顯，并且會得到不同均勻度的粗粒狀碳化物。如果降低保溫溫度達(dá)到一定限度，會減緩碳化物聚集速度，并會減小碳化物直徑。

4 結(jié)束語

金屬針布鋼絲球化退火工藝實施效果對產(chǎn)品最終質(zhì)量有著較大影響，因此需要結(jié)合工藝原理，結(jié)合以往工作經(jīng)驗，確定工藝效果影響因素，有針對性的采取措施進(jìn)行優(yōu)化，降低各項因素影響，爭取不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉嘎，王伯健.金屬針布鋼絲的球化退火工藝[J].金屬制品，2007，04：9-13.

[2]劉嘎，王伯健.金屬針布專用鋼絲低溫球化退火工藝[J].金屬制品，2007，05：10-12.

[3]劉嘎，王伯健.50Cr合金鋼絲雙相區(qū)球化退火工藝研究[J].紡織器材，2008，02：8-10.

作者簡介：張偉偉（1985-），男，江蘇南通人，學(xué)歷：本科，工作單位：金輪科創(chuàng)股份有限公司，研究方向：熱處理。