不銹鋼系列知識不銹鋼絲生產(chǎn)的工藝技術(shù)及應(yīng)用技巧

{生產(chǎn)管理知識}不銹鋼系列知識不銹鋼絲生產(chǎn)的工藝技術(shù)及應(yīng)用技巧不銹鋼系列知識-不銹鋼絲生產(chǎn)的工藝技術(shù)及應(yīng)用技巧不銹鋼是20世紀(jì)重要發(fā)明之一，經(jīng)過近百年的研制和開發(fā)已形成一個有300多個牌號作用。而不銹鋼幾乎可以涵蓋其它任何一種特殊鋼。材料。不銹鋼的生產(chǎn)和使用在一定程度上反映出一個國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和人民生活水GDP（國民生產(chǎn)總值）的增長密切相關(guān)。我國是一個發(fā)展中國家，近年來GDP值以每年7%~8%的速度穩(wěn)步上升，國內(nèi)不銹鋼表觀消費(fèi)量一直以每年15%左右速度遞增，2001年中國不銹鋼表觀消費(fèi)量已達(dá)225萬噸。預(yù)計未來幾年這種增長勢頭將有增無減，不銹鋼市場前景一片光明。以制造業(yè)為支柱，所以我國不銹鋼絲消費(fèi)量在不銹鋼總消費(fèi)量中所占比重要高于發(fā)達(dá)國家。世界鋼絲在不銹鋼總量中所占比例大約為4.5%2001年鋼絲所占比例已達(dá)4.9%未來幾年將上升到5.0%~5.5%的水平。根據(jù)2001年調(diào)查資料全國不銹鋼絲表觀消費(fèi)量為11萬噸，品種結(jié)構(gòu)為鉚螺占40.1%，氣閥占22.7%，篩網(wǎng)和焊絲分別占9.1%，精密軸占4.5%，醫(yī)療器械占2.7%1.8%0.9%8.2%結(jié)構(gòu)來劃分，我國奧氏體不銹鋼絲：鐵素體不銹鋼絲：馬氏體不銹鋼絲消費(fèi)比例為65：10：25，而日本三者比例為70：18：12，由此看出消費(fèi)水平尚有一定差距。一直維持在2一項重要而迫切的任務(wù)。1.不銹鋼的特性、用途及品種下具有抗氧化性的鋼。不銹鋼的耐腐蝕性能和抗氧化性與其化學(xué)成分密切相關(guān)。1.1、化學(xué)成分對不銹鋼的組織和性能的影響1.1.1鉻是決定不銹鋼耐腐蝕性能的主要元素為什么鉻能決定不銹鋼的耐腐蝕性能？是不是含鉻的鋼都是不銹鋼？回答這個問題必須從金屬腐蝕說起。蝕。電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)是金屬在介質(zhì)中離子化。以鐵為例，電化學(xué)腐蝕過程可表示為：Fe-e=Fe++1-1。表1-1常見金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位金屬AlTiMnZnCrFeCoNiPbCuAgAu電位-1.66-1.63-1.18-0.763-0.74-0.44-0.277-0.25-0.126+0.334+0.799+1.50鉻提高鋼耐腐蝕性能的第一個原因是鉻使鐵-鉻合金鋼的電極電位提高。當(dāng)鉻含量達(dá)到1/82/83/8-n/8定律，如圖1-1所示。當(dāng)鐵-鉻固溶體中鉻的原子含量達(dá)到12.5%（1/8FeSO4溶液中的電極電位由-0.56V跳增至+0.2V，通常把12.5%的原子含量作為不銹鋼的最低含鉻量，換算成重量百分比則為：12.5%×（鉻原子量/鐵原子量）=12.5%×52/55.8=11.65%含鉻低于11.65%的鋼，一般不叫不銹鋼。鉻提高鋼的耐蝕性能的第二個原因是鐵-鉻合金鋼在氧化性介質(zhì)中極易形成一層致密的2O3而有效地防止鋼進(jìn)一步氧化或腐蝕。但在還原性介質(zhì)中，這層膜有破裂的傾向。1-2可以-1-2顯示鐵-鉻合金鋼在1000℃時，氧化失重與鉻含量的關(guān)系。表1-2鐵-鉻合金鋼在海洋大氣中腐蝕率與鉻含量關(guān)系鉻含量，%1235791218.5失重mg/dm2.24h6.795.504.443.02.782.490.200.041.1.2碳的雙重作用含量及其分布狀態(tài)。碳是穩(wěn)定奧氏體元素，它對奧氏體的穩(wěn)定作用很強(qiáng)烈，約為鎳的30倍。圖1-3顯示碳對不銹鋼奧氏體區(qū)的影響。在高溫下處于α或α+γ相區(qū)的鉻鋼是不能或很難通過淬火得到13%0.08%0.08%～0.15%時為半馬氏鋼，碳含量大于0.15%時為馬氏體鋼。2Cr133Cr134Cr13到9Cr181-3顯示奧氏體鋼抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度隨碳含量增加而上升。表1-3碳對18-8型不銹鋼強(qiáng)度的影響碳含量，%屈服強(qiáng)度σ0.2，N/mm2抗拉強(qiáng)度σb，N/mm20.0201765890.0652506270.143047060.213337450.305358797不銹鋼奧氏體化時碳的最大溶解度為0.50%的不同而異。含鉻小于10%的鋼，主要為滲碳體型碳化物（）3C，高鉻鋼中的碳化物為復(fù)雜碳化物Cr7C3和Cr23C6。碳化物中的鉻可以被置換，以（）7C3和（）23C6的的形式存在。不銹鋼中的碳化物主要以（）23C6形式存在。碳與鉻形成碳化物時要占用不銹鋼中的一部分鉻，以Cr23C6為例計算：Cr23C6:（鉻原子量×23）/（碳原子量×6）=（52×23）/（12×6）≈17不銹鋼中的碳要與17倍的鉻結(jié)合，生成碳化物，固溶體中的鉻含量必然要減少，鋼的11.65%Cr12和Cr12MoV0Cr13～4Cr13五個牌號標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定含鉻量為12.0～14.0%，就是考慮到碳要與鉻形成碳化物確定的。在0.15%以下。馬氏體鋼的含碳量大多在0.10%～0.40%范圍內(nèi)。1.1.3鎳是穩(wěn)定奧氏體元素1Cr17抗拉強(qiáng)度在500N/mm2左右，加入2.0%的鎳，變?yōu)?Cr17Ni2馬氏體鋼，淬火后抗拉強(qiáng)度達(dá)1100N/mm21-4顯示了含碳0.10%鎳含量。當(dāng)鉻為18%時，只需要8%的鎳，常溫下就能得到奧氏體組織，這就是18-8型不銹鋼的來由。鎳能顯著地提高鉻鋼的耐腐蝕性能和高溫抗氧化性能，鉻-鎳奧氏體鋼比鉻含量相同的

鐵素體和馬氏體鋼有更好的耐腐蝕性能。鉻含量在20%以下時，鋼的抗氧化性能隨鎳量的增

10%～20%Cr20Ni10和Cr25Ni20就是兩個典

型的耐熱鋼。有很高塑性和韌性。1.1.4錳和氮可以代替鎳錳是奧氏體形成元素，它能抑制奧氏體的分解，使高溫形成的奧氏體組織保持到室溫。錳穩(wěn)定奧氏體的作用為鎳的二分之一，2%的錳可以代替1%的鎳。鉻-錳鋼要在常溫下得到完全奧氏體組織，與鋼中的碳和鉻含量密切相關(guān)，當(dāng)碳低于0.2%14%～15%部鎳。能通過加鈦和鈮來消除晶間腐蝕。氮也是穩(wěn)定奧氏體元素，氮與錳結(jié)合能取代比較貴的鎳。氮穩(wěn)定奧氏體的作用比鎳大，與碳相當(dāng)。氮代鎳的比例約為0.025∶1，一般認(rèn)為氮可取代2.5%～6.5%的鎳。奧氏體鋼很少見到Cr2N制含氮不銹鋼是近年來不銹鋼工業(yè)的趨勢。氮在鋼中的溶解度有限（<0.15%溶解度。在大氣冶煉條件下，氮以Cr-N或Mn-N合金形式加入鋼中，很難準(zhǔn)確控制回收率。一般認(rèn)為氮含量超過0.2%對冶煉操作極為不利。氬-氧精煉，加壓電渣熔煉，平衡壓力澆鑄0.4%左右，如美國的205（17Cr-1.25Ni-15Mn-0.15C-0.35N）氮含量為0.30%～0.40%。1.1.5鈦和鈮可以防止晶間腐蝕鉻-鎳奧氏體不銹鋼在450～800℃溫度區(qū)加熱，常發(fā)生沿晶界的腐蝕破壞，稱為晶間腐蝕。一般認(rèn)為，晶間腐蝕是碳從飽和的奧氏體以Cr23C6形態(tài)析出。造成晶界處奧氏體貧鉻所序TiZrVNbWMoCrMn。鈦和鈮與碳的親和力都比鉻大，把它們加入鋼中后，碳優(yōu)先與它們結(jié)合生成碳化鈦（TiC）和碳化鈮（NbC界貧鉻，從而有效防止晶間腐蝕。還能溶解一部分鈮（約0.1%一般按下式計算：Ti=（C-0.02）×5～0.8%Nb≥10×C%到450650℃是Cr23C6形成溫度，900℃是TiC形成溫度，920℃是NbCCr23C6TiC和NbC形態(tài)存在。由于鈦和鈮的碳化物比鉻的碳化物穩(wěn)定，鋼加熱到700℃以上時，鉻的碳化物就開始向鈦和鈮的碳化物轉(zhuǎn)化。穩(wěn)定化處理是將鋼加熱到850～930℃之間，保溫1h，此時鉻的碳化物全部分解，形成穩(wěn)定的TiC和NbC，鋼的抗晶間腐蝕性能得到改善。不銹鋼中加入鈦和鈮，在一定條件下彌散析出Fe2Ti和Fe3Nb2金屬間化合物，鋼的高溫70TiO2和TiN以夾雜物存在，含量高且分布不均，降低鋼的純凈度；鑄錠表面因此在國外不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)中，1Cr18Ni9Ti有被淘汰的趨勢。1.1.6鉬和銅可以提高耐蝕性能不銹鋼的鈍化作用是在氧化性介質(zhì)中形成的，通常所說的耐腐蝕，多指氧化介質(zhì)而言。含有氯離子（Cl途徑。,鉻含量越高,鉬提高鋼耐點蝕性能效果越明顯。研究表明，鉬提高耐點蝕性能的能力相當(dāng)于鉻的3倍。1Cr17鋼中加入1%的鉬（1Cr17Mo）可使其在有機(jī)酸和鹽酸中的耐18-8鉻鎳鋼中加入1.5～4.0%鉬是形成鐵素體的元素，因此，18-8鉻鎳鋼加鉬后，為保持純奧氏體組織，鎳含量也要相應(yīng)提高。加鉬后，18-8鋼的鎳含量一般提高至12%以上，如0Cr17Ni12Mo2和00Cr17Ni14Mo2。1-40.5%～4.0%的鉬型不銹鋼0Cr17Ni5Mo3。表1-4鉬對不銹鋼高溫力學(xué)性能的影響抗拉強(qiáng)度N/mm2屈服強(qiáng)度，N/mm2蠕變極限牌號2031653876087120316538760871N/mm2℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃0Cr18Ni958644137920011724117212497691190Cr17Ni12Mo2586538455276172262241193138103171鑄成高質(zhì)量的部件。銅還能提高不銹鋼的冷加工性能，如0Cr18Ni9Cu3多作冷頂鍛鋼使用。1.1.7其它元素的影響上述9個元素一般作為合金元素加入鋼中，硅、硫、磷一般作為殘余元素存在于鋼中。為了某些特定目的，不銹鋼有時也加入硅、硫、磷、鋁和稀土等元素。銹鋼鋼水流動性好，能鑄成高質(zhì)量的耐熱不銹鋼鑄件。硅對18-8型奧氏體的耐硝酸腐蝕性0.8%～1.0%腐蝕能力。一般認(rèn)為，硅使不銹鋼的冷加工性能下降。延伸值和沖擊值大幅度下降。硫可以提高不銹鋼的切削性能，易切削不銹鋼中一般含有0.15%～0.4%的硫。許偏高一些（≤0.045%PH17-10P，磷是作為合金元素加入的。1%左右時，有顯著的沉淀硬化效果，但鋁會降低鋼抗硝酸腐蝕能力。改善熱加工性能。1.1.8不銹鋼組織取決于各元素作用的總和能使鋼的奧氏體保持到室溫，在冷卻過程中奧氏體發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，鋼的組織則為馬氏體。如果形成鐵素體元素起主要作用，鋼的組織則以鐵素體為主。1-5[Cr]表示鎳當(dāng)量（[Ni]﹝[Cr]=Cr%+Mo%+1.5（Si+Ti）%+0.5Nb%+3Al%+5V%﹝[Ni]=Ni%+30（C+N）%+0.5Mn%+0.33Cu%1.2不銹鋼的組織、性能和用途不銹鋼的牌號很多，我國常用不銹鋼牌號就有50多個。如把不同牌號的不銹鋼加熱到900℃～1100體—鐵素體雙相鋼;(5)沉淀硬化鋼。各類鋼的常用牌號、用途和特點如下。1.2.1馬氏體鋼鋼，常用牌號有1Cr13、2Cr13、3Cr13(Mo)、4Cr13、1Cr17Ni2、2Cr13Ni2、Y1Cr13和9Cr18(Mo)。馬氏體鋼有良好的淬透性，可通過淬、回火改變其強(qiáng)度和韌性，常溫下有良好500700℃大氣中仍能1Cr132Cr13和3Cr13(Mo)1Cr17Ni2等。Y1Cr13和2Cr13Ni2屬于易切削不銹鋼，用于制作表面光潔度高、又承受較大應(yīng)力的耐蝕零件，如儀表軸、銷、齒輪等。9Cr18(Mo)是不銹鋼中硬度最高的一種鋼，多用作要求高硬度及耐磨的零件，如切削工具、軸承，彈簧及醫(yī)療器械等。馬氏體不銹鋼作結(jié)構(gòu)件和刀具用需進(jìn)行淬火—回火處理。其耐蝕性能在淬火狀態(tài)最好，淬回火狀態(tài)次之，退火狀態(tài)下最差。全退火、再結(jié)晶退火和消除應(yīng)力退火3種。行消除應(yīng)力處理。1.2.2鐵素體鋼鐵素體鋼在常溫下以鐵素體組織為主，具有體心立方晶格結(jié)構(gòu)，鋼中含鉻11—30%，一

般不含鎳，有時含有少量的Mo、Ti和Nb。鐵素體鋼的耐腐蝕性能優(yōu)于馬氏體鋼，具有導(dǎo)熱

系數(shù)大、膨脹系數(shù)小、抗氧化性能好和抗應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)異等特點。常用牌號有0Cr13、

0Cr17(Mo)0Cr280Cr130Cr17(Mo)用作家用電器部件、食品用具、清洗球及建筑裝飾材料等。0Cr28用于制作濃硝酸、磷酸和次氯酸鈉等化工設(shè)備零件和管道等。個因素有關(guān)：1.2.2.1高溫脆性間隙元素（C、NC+N＞400PPM1000℃以上，快25%0.035%提高到0.045%經(jīng)脆化了的鋼，從新加熱到750℃—850℃可以恢復(fù)其塑性和耐蝕性能。1.2.2.2晶粒粗化鐵素體鋼的晶粒極易粗化，加熱時其晶粒長大速度和粗化程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于奧氏體不銹鋼。這種晶粒粗化是不可逆轉(zhuǎn)的。在熱加工和熱處理過程中，如工藝控制不當(dāng)，晶粒一旦長大，往往造成整批鋼脆化報廢。因此為防止晶粒粗化，鐵素體不銹鋼往往采用較低的始鍛（軋）1040℃—1120700℃—800750—850℃短時間保溫，快速冷卻的退火工藝，使其軟化。1.2.2.3σ相析出鐵素體鋼在550—800℃下長期加熱，會析出一種鐵與鉻的金屬間化合物（σ相）其成分相近似于FeCr鋼的耐蝕和抗氧化性能。20%穩(wěn)定奧氏體元素有相反的作用。已形成σ相的鋼，經(jīng)過850℃加熱，保溫半個小時，即可使σ相溶解，恢復(fù)鋼的韌性。1.2.2.4475℃脆性高鉻鋼在370—540℃溫度下長期加熱后，會出現(xiàn)強(qiáng)度升高、韌性大幅度降低的現(xiàn)象。

這種現(xiàn)象在475℃左右尤為強(qiáng)烈，因此稱為475℃脆性。475℃脆性在含鉻13.7%以上的鋼中就有可能出現(xiàn)，在含鉻較高的馬氏體—鐵素體鋼、

18—8型奧氏體鋼及沉淀硬化鋼中亦曾發(fā)現(xiàn)，但遠(yuǎn)不及高鉻鐵素體鋼明顯。

鐵素體鋼的475短。Cr13鋼的轉(zhuǎn)變溫度為400℃℃，Cr17為500℃。Cr17加熱14天沖擊值降低不大，Cr28

短期加熱就可能變脆。近期研究表明：475℃脆性是鉻原子在鋼中不均勻的偏聚，引起點陣畸變和內(nèi)應(yīng)力增加造成的，已產(chǎn)生475℃脆性的鋼，可通過600℃以上加熱，然后快冷予以消除。1.2.3奧氏體鋼18—8型鉻鎳1Cr18Ni91Cr18Ni9Ti0Cr18Ni9Cu30Cr17Ni12Mo2、0Cr25Ni20。1Cr18Ni9因冷加工強(qiáng)化效應(yīng)顯著，主要用作不銹彈簧和制繩材料。1Cr18Ni9Ti具有良好的抗晶間腐蝕性能，0Cr18Ni9Cu3冷加工性能優(yōu)良，磁性較弱，用于制造螺栓、篩網(wǎng)和編織鋼絲，0Cr17Ni12No2（316）在海水和其它含氯離子和硫化氫介質(zhì)中有很好的耐點0Cr25Ni20

（310）兼有較高的耐蝕和耐熱性能，作為耐蝕鋼，用于制作食品工業(yè)中與濃醋酸和檸檬酸管，輻射管等。工性能遠(yuǎn)優(yōu)于其它類型不銹鋼，無磁性或具有弱磁性。缺點是鋼的熱膨脹系數(shù)較大,同鐵素,并對晶間腐蝕性能比較敏感。實際生產(chǎn)中常用降低碳含量、添加易形成碳化物的元素和采用穩(wěn)定化處理的方法來消除這種敏感性。1.2.4奧氏體—鐵素體雙相鋼奧氏體—鐵素體雙相鋼常用牌號有00Cr25Ni5Mo3Si2,這種鋼耐應(yīng)力腐蝕和點腐蝕性能好，可用于含氯離子環(huán)境中，主要用在化工、石油、造紙的工業(yè)熱交換器和冷凝器上。奧氏體—鐵素體雙相鋼中的鐵素體含量隨化學(xué)成分和加熱溫度的不同而有較大的變化，熱裂紋傾向小，鑄造流動性好等優(yōu)點。缺點是熱加工性能稍差，易產(chǎn)生σ相脆性。1.2.5沉淀硬化鋼沉淀硬化鋼常用牌號有0Cr17Ni7Al和0Cr17Ni4Cu4Nb。沉淀硬化鋼具有良好的耐蝕性0Cr17Ni7Al固件、儀表零件等。0Cr17Ni4Cu4Nb用于有一定耐蝕要求的高強(qiáng)度容器、高強(qiáng)度螺栓和噴氣發(fā)動機(jī)零件等?！鼗鹉塬@得高強(qiáng)度，但加工性能不太好。沉淀硬化不銹鋼兼有兩者的優(yōu)點，退火（固溶）狀態(tài)較軟，類鋼通過適當(dāng)?shù)臅r效處理，會析出沉淀相，使強(qiáng)度進(jìn)一步提高。1.3不銹鋼的品種銹焊絲、不銹冷頂鍛鋼絲、不銹軸承鋼絲、不銹易切削鋼絲等。和一般鋼絲不一樣，下面分類介紹不銹鋼絲生產(chǎn)技術(shù)。2、不銹鋼絲生產(chǎn)工藝技術(shù)2.1不銹耐熱鋼絲不銹耐熱鋼絲現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T4240-93，為國際一般水平標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)包括23氏體鋼14個，鐵素體鋼2個，馬氏體鋼7個。成品鋼絲主要考核尺寸偏差、表面質(zhì)量和力學(xué)性能3項。奧氏體鋼有3種交貨狀態(tài)：冷拉、輕拉、軟態(tài)。馬氏體和鐵素體鋼除4Cr13、

1Cr17Ni2和9Cr18網(wǎng)和編織用鋼絲、生產(chǎn)細(xì)絲用原料，捆綁線等均可按此標(biāo)準(zhǔn)定貨。2.1.1生產(chǎn)工藝流程奧氏體不銹鋼絲生產(chǎn)流程如下：熱軋盤圓固溶處理堿浸沖洗三酸洗涂層拉絲去涂層中和成品檢驗包裝奧氏體—鐵素體不銹鋼絲，以及部分電熱合金、高溫合金、耐蝕合金和精密合金絲材，因組織、成分與奧氏體不銹鋼絲有相似之處，可按此工藝流程生產(chǎn)。馬氏體、鐵素體不銹鋼絲生產(chǎn)流程如下：熱軋盤圓退火堿浸沖洗酸洗涂層拉絲去涂層成品檢驗包裝2.1.2熱處理不銹鋼絲冷加工過程中的熱處理與其它制品熱處理的目的和方法不完全相同。2.1.2.1固溶處理奧氏體不銹鋼絲通過固溶處理來軟化，一般將鋼絲加熱到950～1150℃左右，保溫一段合金元素來不及析出，獲得純奧氏體組織，稱之為固溶處理。固溶處理的作用有3點。⑴使鋼絲組織和成分均勻一致，這對原料尤其重要，因為熱軋線材各段的軋制溫度和冷勻，快速冷卻后就獲得均勻的單相組織。⑵消除加工硬化，以利于繼續(xù)冷加工。通過固溶處理，歪扭的晶格恢復(fù)，伸長和破碎的晶粒重新結(jié)晶，內(nèi)應(yīng)力消除，鋼絲抗拉強(qiáng)度下降，伸長率上升。⑶恢復(fù)不銹鋼固有的耐蝕性能。由于冷加工造成碳化物析出，晶格缺陷，使不銹鋼耐蝕性能下降。固溶處理后鋼絲耐蝕性能恢復(fù)到最佳狀態(tài)。對于鋼絲而言，固溶處理的3個要素是溫度、保溫時間和冷卻速度。1Cr18Ni9Ti于奧氏體中，在隨后的冷卻中會以Cr23C6的形態(tài)在晶界析出，造成晶間腐蝕。為使穩(wěn)定化元素的碳化物（TiC和NbC）不分解、不固溶，一般采用下限固溶溫度。后裝爐，保溫后快速出爐淬水。從裝爐到出爐熱處理周期一般為0.5-2h。550～800475化物析出，避開上述溫度區(qū)，獲得最佳熱處理效果。直徑φ3.0mm以上的鋼絲一般用水冷，直徑φ3.0mm304(0Cr19Ni9)和316(0Cr17Ni12Mo2)鋼現(xiàn)場冷卻作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為，超過3min鋼仍為紅色就說明冷卻速度不夠。一般說來，固溶處理后鋼絲抗拉強(qiáng)度快，伸長率偏高。25%N2+75%H2—-45～-55于含有穩(wěn)定化元素TiNb或MnAl含量較高的鋼，因為這些元素與氧的親和力比鉻大，即使保護(hù)氣體的露點低于-55℃，鋼的表面也會變成淡灰色和亮灰色。以氫氣保護(hù)連續(xù)爐熱處理0Cr17Ni7Al2-1洗去除，如還原性氣氛露點達(dá)不到要求，還不如采微氧化性（含5%游離O2）氣氛好。表2-1氫氣露點與0Cr17Ni7Al表面色澤關(guān)系露點，℃-66-49-40.5-37.6-34表面光澤光亮光亮乳白色微藍(lán)較深藍(lán)色不銹鋼絲氣體保護(hù)連續(xù)爐設(shè)計規(guī)范對保護(hù)氣體要求一般為氧含量≤10ppm,露點低于-60別的原因有兩方面：①系統(tǒng)的氣密性，②鋼絲的潔凈度。絲氧化變色。爐管兩端的封堵，特別是進(jìn)氣端的封堵，可以有效地減少氣體流量。組電解清洗裝置和干燥爐，成品鋼絲表面質(zhì)量確實有根本性提高。保護(hù)氣體流量可以用換氣系數(shù)來確定，每小時通氣量等于爐管總?cè)莘e時換氣系數(shù)為1。不銹鋼絲光亮熱處理爐的實際換氣系數(shù)為15～45。2.1.2.2退火處理馬氏體不銹鋼絲采用退火處理。退火的目的是消除內(nèi)應(yīng)力，防止裂紋；消除加工硬化，以利于繼續(xù)加工。絲原料和中間軟化處理一般采用再結(jié)晶退火工藝；原料在800℃左右退火，爐冷到650℃以下出爐，熱處理周期6-7h；半成品通常在750～800℃之間退火，保溫后空冷，熱處理周期約5～6h。1-4Cr1312h1Cr17Ni2JIS標(biāo)準(zhǔn)推薦采用二段退火法來軟化1Cr17Ni2750℃、空冷；第二次650℃、空冷。盡管如此，還是不能軟化到HB230以下。750-850高鉻鐵素體鋼絲，為防止晶粒粗化，也常采用650-750℃低溫退火工藝。鐵素體鋼絲熱處理的關(guān)鍵是防止因過熱而導(dǎo)致的晶粒過分長大，在475℃脆性區(qū)停留時間盡可能地短。連續(xù)爐處理鐵素體鋼絲，因在爐內(nèi)時間很短，爐溫可提高到830～850℃。2.1.3表面處理的潤滑涂層兩項內(nèi)容。其氧化物的性質(zhì):和熱濃硫酸中。鉻生成三種氧化物：CrO、Cr2O3、CrO3、CrO很不穩(wěn)定，在空氣中氧化生成Cr2O3。Cr2O3是一種綠色的難溶物質(zhì)，幾乎不溶于酸堿溶液中。CrO3是鉻酐，能溶于硫酸和硝酸溶液中。鎳及其氧化物：金屬鎳幾乎不溶于硫酸和鹽酸，僅溶于硝酸中。鎳的氧化物有NiO和Ni2O3兩種。NiO溶于鹽酸和硫酸，Ni2O3堅韌致密，不溶于硫酸。錳及其氧化物：金屬錳能溶于酸中，錳的氧化物有五種：MnO、Mn2O3、MnO2、Mn3O4、Mn2O7MnO2溶于酸中。SiO2，僅能和酸中的氫氟酸作用。SiO2溶于熱堿溶液中生成相應(yīng)的硅酸鹽。MoO3，溶于酸、堿中。TiO2、TiNTiO2溶于硫酸和堿中。鋁及其氧化物：金屬鋁常溫下被氧化生成一層致密的Al2O3，保護(hù)內(nèi)部鋁不繼續(xù)氧化。Al2O3不溶于水和酸，能與堿起作用。不銹鋼的氧化皮主要成分是Cr2O3和NiO，以鉻尖晶石（Fe0·Cr2O3）和鎳尖晶石（NiO·Fe2O3和混合酸洗的方法去除。2.1.3.1堿浸液堿浸兩種。重鉻酸鹽、過氧化鈉、高錳酸鉀及硼砂等，具體配方如表2-2。表2-2堿性熔鹽常用配方成分，%編號NaOHNaNO3Na2B7O4NaH使用溫度，℃180～7520～25450～600275～82153～10480～550395～985～2370～400熔鹽堿浸操作過程是將鋼絲置于熔融的堿性溶液中（400-600皮可塑性小，鋼絲淬水時部分氧化皮爆裂、脫落；另一方面是氧化皮中部分成分，如SiO2、MoO3、TiO2和Al2O3溶于堿性溶液中，Cr2O3也能與熔鹽作用，形成高價鉻酸鹽，其反應(yīng)方程式為：Cr2O3+3NaNO3+4NaOH=2Na2CrO4+3NaNO2+2H2O鹽去除氧化皮的優(yōu)點是不浸蝕基體金屬，不產(chǎn)生酸洗氫脆。由于堿性熔鹽有很強(qiáng)的氧化性，堿浸可以脫脂和消除鋼絲表面黑灰，其反應(yīng)方程式如下：C+2NaNO3=2NaNO2+CO2↑MoS2+6NaOH+9NaNO3=NaMoO4+2Na2SO4+9NaNO2+3H2O反應(yīng)生成的NaNO2能自動吸收空氣中的氧，還原成NaNo3。2NaNO2+O2=2NaNO3所以氧化劑NaNO3實際上起觸煤作用。堿浸時如熔鹽保持無淤渣（堿泥）狀態(tài)，只要按比例補(bǔ)充被帶走的熔鹽，就足以使堿浸處理連續(xù)進(jìn)行。部氧化皮洗不掉的缺陷，因此要定期去除沉淀的堿泥。不銹鋼絲熔鹽堿浸工藝如表2-3。特別應(yīng)注意部分不銹鋼絲，如沉淀硬化鋼絲和高鉻鐵素體鋼絲，450～600℃堿浸會降低其塑性，應(yīng)嚴(yán)格控制溫度和時間（最好＜420℃和下限時420其成分如表2-2的3#配方，使用溫度380～400℃，必要時可降至370℃，堿浸時間為1～20min。不能連續(xù)生產(chǎn)的廠家多選用溶液堿浸工藝。表2-3不銹鋼絲堿浸工藝鋼種奧氏體鋼馬氏體鋼鐵素體、奧氏體—鐵素體、硅含量1.0%以上的鋼溫度，℃500～600450～550450～500時間，min30～6020～505～10國內(nèi)外常用溶液配方如表2-4。表2-4堿性高錳酸鉀堿浸工藝溶液濃度，g/l編號NaOHKMnO4KOH溫度，℃時間，h150～10050～10080～1001.5～4.0～951.5～4.01#配方在加拿大和美國已使用30多年，主要用于疏松高合金鋼氧化皮，也可用來去除化劑，氫氧化鈉（或氫氧化鉀）的作用是促進(jìn)高錳酸鉀分解，放出原子氧，隨著NaOH含量KMnO4KMnO4消耗量增大，堿浸速度并不能加快，反應(yīng)方程式為：2KMnO4+2KOH=2K2Mn4+H2O+[O]綠色的錳酸鉀是中間產(chǎn)物，它很快繼續(xù)分解，再生成高錳酸鉀和氫氧化鉀：3K2MnO4+2H2O=2KMnO4+MnO2↓+4KOH從反應(yīng)方程式可看出氫氧化物消耗不大，KMnO4耗量較大。堿性溶液疏松不銹鋼氧化皮的反應(yīng)方程式如下：Cr2O3+2KMnO4+2NaOH=K2CrO4+Na2CrO4+2MnO2↓+H2OMnO2200-1000g的比例及時添加KMnO4NaOH的消耗遠(yuǎn)低于KMnO4錳酸鉀耗盡時，中間產(chǎn)物錳酸鹽（K2MnO4）使溶液變成綠色。洗→溶液堿浸→水沖洗→三酸洗的工藝流程。2.1.3.2酸洗酸洗。表2-5是幾種常用酸液配方。表2-5酸洗工藝酸溶液濃度，g/l編號H2SO4HClHNO3HFNaNO3NaCl溫度，℃時間，min1165～25020～5020～4060～805～302125～220110～16530～503～103200～24030～5050～6520～904100～16020～50≤5010～601#H離子能與鹽水解生成的Cl和NO3生橙色的NO2氣體對人體毒害作用大，要注意排除廢氣，改善勞動條件。2#鋼絲表面質(zhì)量。#酸液可與高錳酸鉀溶液配合使用，進(jìn)行鋼絲的預(yù)酸洗，也可用來洗熔鹽堿浸后的鉻不的氫脆。4#缺陷，容易得到更純凈的光亮表面。這種酸液濃度應(yīng)保持一定的比例，即HNO3:HF=5:1。特的預(yù)防措施。為防止揮發(fā)，酸液溫度一般控制在50℃以下。酸洗后的鋼絲應(yīng)立即用壓力為0.8～1.2MPa后進(jìn)行涂層處理。2.1.3.3涂層脂3種類型。鹽石灰涂層成本低，原料購制方便，是國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的涂層，常用配方如表2-6。表2-6鹽石灰涂層液配方乳液濃度，%編消石灰食鹽元明粉氯化石臘磷酸三鈉二硫化鉬溫度涂層方法號Ca(OH)2NaClNa2SO4Na3PO4MoS2℃120～308～10＞70涂2～3次220～308～1010～202.0～2.5＞80涂2～3次315100.51.50.2＞90涂2～3次410136.53＞90涂2～3次度又取決于石灰顆粒的細(xì)度。因此配制消石灰時，必須挑選焙燒完全，潔白純凈的石灰塊，放入8～1080持濕潤狀態(tài)，槽上要蓋好蓋?！彝繉拥淖畲笕秉c是潮濕天氣極易粉是粘附添加劑，氯化石臘和磷酸三鈉是極壓添加劑，二硫化鉬直接改善潤滑性能。涂層后的不銹鋼絲應(yīng)在150～200℃下充分干燥。干燥一方面促使鋼絲表面形成載體粗膜，另一方面也有去除酸洗氫脆作用，這點對含碳高的鉻不銹鋼絲（如9Cr18和4Cr13其重要。用，這種涂層配方如表2-7。表2-7草酸鹽涂層配方溶液濃度，g/l編草酸食鹽大蘇打亞硫酸鈉鉬酸銨氟化鈉硫酸鐵檸檬酸溫度時間號H2C2O4NaClNa2S2O3Na2SO3(NH4)MoO4NaFFe2(SO4)3C3H4OH(COOH)3℃min140～6010～300.5～1.080～9010～200～705～10337.51.28.750～7030.016050～705～1520世紀(jì)80年代，日本、瑞典等國不銹鋼絲多采用氯（氟）系樹脂涂層，使用效果要比前3LC-100LC-105和LC-200三個品種，產(chǎn)品為淡黃色透明液體，使用時用三氯乙烯，三氯乙烷，全氯乙烯，11～23-4h即可拉拔，拉拔后的鋼絲要在上述溶劑中去除涂層。氟系樹脂F(xiàn)-5亮。其使用方法與氯系樹脂相同。進(jìn)入90年代，由于樹脂涂層帶來的環(huán)境污染和對人體健康的危害很難消除，不銹鋼涂層又回到水溶性涂層的老路上。那樣易脫落而引起粉塵；不象樹脂那樣影響環(huán)境和危害健康，拉絲后的殘余涂層去除方便。據(jù)初步分析，新涂層多以硼砂和元明粉（Na2SO4·10H2O）為基礎(chǔ)，添加適量防潮劑、硫系或2-8。近年來天津特潤絲、天津東亞、濟(jì)南龍海、西安新勇、靖江博通都有類似涂層供應(yīng)。表2-8不銹鋼絲涂層液配比及工藝品種外觀涂層工藝濃度克/升溫度℃PH值浸涂時間分適用范圍法CONDAT4020白色180～25090～959.0～108一般不銹鋼絲法CONDAT408灰色180～20090～959.010不銹彈簧鋼絲法CONDAT915淺灰褐色150～25090-959.210～15鐵素體不銹絲日共榮社SP-3白-淡紫色100～200>909.2>10一般不銹鋼絲日共榮社SP-100白-淡黃色50～15090～957.8>10不銹彈簧絲注：涂層后鋼絲自然風(fēng)干或120～130℃烘烤10分鐘2.1.3.4去涂層及中和酸液中漂洗一下，然后用高壓水沖洗就可以去除。Ca(OH)2)鋼絲出槽后利用自身熱量即可烘干。2.1.4拉絲良好的潤滑劑和適宜的模具。拉拔大尺寸（直徑大于5.0mmYG8硬質(zhì)合金模，?？坠ぷ麇F度為14°左右；小尺寸（直徑5.0～0.5mmYG6硬質(zhì)合金模，模孔工作錐角度為12°左右。0.5mm0.2mm的細(xì)絲大都采用天然金剛石模，配以肥皂水拉拔。個模具（壓力模）孔徑稍大于鋼絲直徑，第二個模具為正常拉絲模，如圖2-1。壓力模起兩種作用：1、為鋼絲定位，保證鋼絲沿中心線進(jìn)入拉絲模，均勻變形。2、阻止?jié)櫥瑒┗亓?，在拉絲模前形成高壓區(qū)，加大潤滑劑粘附厚度，有利于多次拉拔。根據(jù)加拿大的使用經(jīng)驗，壓力?？讖奖蠕摻z（盤條）直徑大一個固定值（K2-9和表2-10。表2-9鋼絲拉拔壓力模尺寸選擇表鋼絲直徑mmK值mm0.75～1.50.05>1.5～3.00.10>3.0～5.00.20>5.0～8.00.35>8.0～13.00.55>13.0～18.00.90注：壓力?？讖?鋼絲直徑+K表2-10盤條拉拔壓力模尺寸選擇表鋼絲直徑mmK值mm5.0～6.50.70>6.5～9.50.95>9.5～12.01.25>12.0～18.01.80>18.0～24.02.5注：壓力?？讖?鋼絲直徑+K后表面無光澤,稱為半霧面狀態(tài)。如經(jīng)酸漂洗或打毛處理，徹底消除表面光澤后，則稱為霧潔度要求不同，必須在拉拔過程中預(yù)留1～2個道次，采用油性液體潤滑劑拉拔。由于油性潤滑劑的潤滑效果遠(yuǎn)不如干粉潤滑劑，油性拉拔的減面率一般控制在15%以下，拉拔速度限制在150m/min以下。馬氏體鋼絲可選用硬質(zhì)合金模配合油性潤滑劑拉拔。奧氏體和鐵素體不銹鋼絲最好選用聚晶鉆石模與油性潤滑劑配合拉拔。溫度升高有利于不銹鋼絲的拉拔。造成表面劃傷。鐵素體鋼絲和1-4Cr13率不宜過大。拉拔后的鋼絲應(yīng)及時熱處理，避免發(fā)生應(yīng)力裂紋。冷拉和軟態(tài)交貨的鋼絲典型拉拔工藝如表2-11，輕拉狀態(tài)交貨的鋼絲拉拔工藝如表2-12。很容易拉斷。表2-11冷拉狀態(tài)成品鋼絲拉拔工藝成品直徑允許偏差成前直徑總減面率拉拔道次拉拔程序mmmmmm%次mm6.0±0.0388.043.828.0-6.8-6.05.0±0.0387.049.027.0-5.8-5.04.0±0.0385.547.125.5-4.5-4.03.0±0.034.249.024.2-3.5-3.02.0±0.032.849.022.8-2.3-2.01.0±0.021.449.021.4-1.15-1.0表2-12輕拉狀態(tài)成品鋼絲拉拔工藝成品直徑允許偏差成前直徑總減面率拉拔道次拉拔程序mmmmmm%次mm6.0±0.0386.719.816.7-6.05.0±0.0385.620.315.6-5.04.0±0.0384.521.014.5-4.03.0±0.033.422.113.4-3.02.0±0.032.324.412.3-2.01.0±0.021.1524.411.15-1.02.2不銹冷頂鍛鋼絲生產(chǎn)技術(shù)了不銹冷頂鍛鋼絲的技術(shù)進(jìn)步，十年前我國不銹冷頂鍛鋼絲常用牌號為ML1Cr18Ni9Ti、ML1Cr17Ni2、ML1Cr13和ML1Cr17，與國際通用鋼號脫節(jié)。為此，冶金行業(yè)先后制定和修訂了兩版國家標(biāo)準(zhǔn)GB4232-84和GB/T4232-93世界先進(jìn)水平相當(dāng)。2.2.1不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)件的分類和表示方法按GB/T3098.6-2000A（奧C（馬氏體鋼）和F（鐵素體鋼）三類。標(biāo)準(zhǔn)件用組別和性能等級兩部分標(biāo)記，中2—2抗拉強(qiáng)度的1/10A4-70316（0Cr17Ni12Mo2700Mpa的不銹鋼螺栓。C3-80表示用431（2Cr16Ni2）制造的抗拉強(qiáng)度大于800Mpa的螺栓。鋼的類別馬氏體鋼的組別A1A2*A3A4*A5C1C4C3F1性能等級軟冷加工高強(qiáng)度軟淬火并軟淬火并淬火并軟冷加工回火回火回火注：*含碳量低于0.03%的低碳不銹鋼，可增加標(biāo)記“L”，如A4L—80。圖2—2不銹鋼螺栓、螺釘和螺柱組別和性能等級的標(biāo)記AA1～A5A類鋼無法通過熱處理強(qiáng)化，制作≥70級螺栓需經(jīng)冷作做硬化處理。A1用牌號有303、303Se。A2組鋼為通用不銹鋼，常用牌號有302HQ、304系列、305和384等。A3組鋼為穩(wěn)定化型鋼，常用牌號321和347。A4組鋼是具有良好抗氯離子腐蝕性能的Cr—Ni—Mo系列不銹鋼，通常用于石油化工、造船、食品等行業(yè)，常用牌號有316和317。A5組鋼為穩(wěn)定化型耐酸鋼，使用范圍與A4相同，常用牌號有0Cr18Ni12Mo2Ti和0Cr18Ni12Mo2Nb。C類鋼（馬氏體鋼）包含C1、C3和C4三個組別，制作≥70級螺栓需經(jīng)淬火回火處理。C1組鋼是Cr12403（1Cr12）和409（0Cr11Ti）C3組鋼是Cr—Ni系列鋼，耐蝕性能優(yōu)于C1組鋼，常用牌號有431和414（1CR1Ni2C4組鋼是Cr13C1和C3410（1Cr13420（2Cr13FF1和FA二個組別，目前標(biāo)準(zhǔn)只列出F1組，F(xiàn)類鋼無法通過熱處理強(qiáng)化，制作≥60級螺栓需經(jīng)冷作做硬化處理。F1組鋼具有良好的耐蝕性能和成型性能，但強(qiáng)度偏低。常用牌號有429、430和434。FA組鋼為鐵素體—腐蝕性能，可減少氯離子應(yīng)力腐蝕造成螺栓失效的風(fēng)險，典型牌號有00Cr22Ni5Mo3。2.2.2不銹冷頂鍛鋼鋼號和特性不銹冷頂鍛鋼絲應(yīng)該既具備不銹鋼的耐蝕性能又具備冷頂鍛用鋼的高塑性和低的冷加工強(qiáng)化系數(shù)。常用不銹冷頂鍛鋼絲的冷頂鍛性能和耐蝕性能比較如表2-13。表2-13不銹冷頂鍛鋼的冷頂鍛性能和耐蝕性能牌號冷鐓性能耐蝕性鋼號冷鐓性能耐蝕性430（0Cr17）16304HC（0Cr18Ni9Cu2）3-43429（0Cr15）16316L（00Cr17Ni14Mo2）3-41434（0Cr17Mo）24316（0Cr17Ni12Mo2）42410（1Cr13）37304L（00Cr19Ni10）42-3431（2Cr16Ni2）55304M（0Cr18Ni9）4-53384（0Cr16Ni18）23304（0Cr18Ni9）53305（0Cr18Ni12）2-31321（0Cr18Ni10Ti）52-3302HQ（0Cr18Ni9Cu3）34注：1號性能最好，隨號數(shù)增大性能下降。429430和4340.05%以下，該類鋼冷加工強(qiáng)化率低，冷頂鍛性能極佳，可以制成形狀復(fù)雜的、帶有較深溝槽的標(biāo)準(zhǔn)件，434具有更好的抗點腐蝕性能。410和431410螺栓成形后需進(jìn)行淬回火處理，碳含量過低淬不上火，抗拉強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。431鋼處于兩相區(qū)，成分微小波動會帶來鐵素體相的急劇變化。如鐵素體相含量超過20%，鋼材熱加工時易出現(xiàn)兩相交界處的撕裂，CNi2-14準(zhǔn)件組織中含有馬氏體、抗拉強(qiáng)度偏高，沖擊韌性下降。表2-14冷頂鍛鋼絲化學(xué)成分實際控制線化學(xué)成分，%牌號CSiMnPSCrNiMoCuNTi≤0.300.30≤≤14.0≤≤4290.050.500.500.0350.03016.00.500.025≤0.300.30≤≤16.5≤≤≤4300.040.500.500.0350.02017.50.500.500.025≤0.300.30≤≤16.5≤0.95≤4340.040.500.500.0350.01517.50.501.250.0250.090.300.30≤≤11.5≤≤4100.150.500.600.0350.01513.50.500.500.150.300.30≤≤15.51.50≤4310.200.500.500.0350.02016.82.200.50≤0.200.60≤≤17.39.303.00≤302HQ0.040.400.900.0350.03018.510.03.400.030≤0.201.40≤≤18.08.0≤≤3040.050.601.800.0350.03019.59.51.000.060≤0.201.50≤≤17.58.01.00≤304HC0.050.602.000.0350.03018.59.53.000.0600.030.301.50≤≤18.09.0≤≤304M0.050.602.000.0350.03019.210.01.000.060≤0.301.40≤≤16.510.52.00≤3160.060.601.800.0350.03017.51.52.450.060≤0.301.40≤≤18.09.5≤≤304L0.030.601.800.0350.03019.010.51.000.060≤0.301.20≤≤17.511.5≤≤3050.040.602.000.0350.03019.013.51.000.060≤0.400.80≤≤17.012.52.00≤316L0.0020.701.200.0350.01018.013.02.450.03050.040.201.00≤≤17.29.5≤≤≤0.403210.060.701.500.0350.02019.010.50.600.500.0300.70≤0.301.00≤≤15.017.0≤3840.040.601.500.0350.03017.019.00.030300Cr-Ni304L和316LNi305384304M（MCu，加Cu,見圖2-3。加Cu還可以提高鋼耐硫酸腐蝕性能。最新研究成果表明，不銹鋼中加入適量Cu可使鋼具有抗菌功能。如304HC（HC表示高銅）和302HQ（HQ102-15等于1.5倍直徑（ho=1.5d2-4，產(chǎn)生強(qiáng)烈的不規(guī)則變形，試樣原始高度h。與首次出現(xiàn)裂紋時高度h1之比。表2-15晶粒度與頂鍛比的關(guān)系牌號鋼絲直徑,mm晶粒度級承受頂鍛比8.011.04.0304M8.06.05.59.510.54.27.510.53.37.55.05.0304L9.511.03.89.55.06.311.011.53.011.05.05.531611.011.54.311.05.56.32.2.3不銹冷頂鍛鋼絲用線材大連鋼鐵集團(tuán)304HC線材生產(chǎn)工藝路線如下：紅轉(zhuǎn)電爐+VOD精煉→澆鑄1.7t鋼錠→750軋機(jī)開150方坯→鋼坯全剝皮→噴丸精整→高合金鋼棒線材連軋機(jī)生產(chǎn)φ5.5-20線材→在線固溶→表面處理→包裝線材具有極好的拉拔性能，φ5.5mm線材可直接拉成φ1.0mm鋼絲。馬氏體線材吐絲后可自動裝罐緩冷，然后離線退火。不銹鋼線材盤重1.2～1.5噸。對奧氏體不銹冷頂鍛用鋼而言，在線固溶處理線材不是理想狀態(tài)線材。從表2-16可以看出，離線固溶處理的線材更適用于制造冷頂鍛用鋼絲。的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。奧氏體線材吐絲溫度控制在950～1050800～880風(fēng)快速冷卻比較合適。表2-16線材不同熱處理條件下的力學(xué)性能和晶粒度熱處理線材直徑抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度δ5ψ晶粒度，牌號條件mmN/mm2N/mm2%%級空冷5.5694300677811水冷5.5701332647811304M固溶軟化5.559622778815空冷8.0656290597511固溶軟化8.056023473796空冷5.5657290677911.5固溶軟化5.556219379795.5空冷7.5624281577410.5固溶軟化7.552218870785304L空冷9.5634310527511固溶軟化9.551719573805空冷11.0620285517211.5固溶軟化11.049718069765空冷5.5657323657811水冷5.5668333637511.5316固溶軟化5.556022279815空冷11.0653327507011.5固溶軟化11.053422666775.5注:空冷:線材成卷后吹風(fēng)冷卻.水冷:線材成卷后淬水冷卻.固溶軟化:線材成卷后離線固溶,直到晶粒度長大到要求級別,再淬水冷卻.2.2.4不銹冷頂鍛鋼絲生產(chǎn)2.2.4.1熱處理4～6300系列鋼固溶溫度1000～1100℃，升溫40～60分，保溫20-30分，出爐快速淬水。鐵素體和馬氏體鋼熱處理工藝與一般不銹鋼相同。冷頂鍛鋼絲半成品和成品有條件應(yīng)選用氣體保護(hù)連續(xù)爐進(jìn)行熱處理。2.2.4.2表面質(zhì)量皮（或修磨）處理，徹底去除熱軋缺陷，然后再進(jìn)行冷加工。2.2.4.3拉拔工藝GB/T4232-93《冷頂鍛用不銹鋼絲》規(guī)定，成品鋼絲以軟態(tài)（R）和輕拉（Q）兩種狀態(tài)的減面率一般控制在15%以下，鐵素體和馬氏體鋼絲的減面率也應(yīng)控制在20%以下。2.2.5不銹鋼的磁性準(zhǔn)件，同一鋼種生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件在磁性方面往往有很大差別，容易使人產(chǎn)生無所適從的感覺。

300Cr-Ni304制，奧氏體穩(wěn)定元素含量不足，鋼中含有5-10%的δ鐵素體。同樣因奧氏體不夠穩(wěn)定，冷加

工時部分奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樾巫凂R氏體。δ鐵素體和形變馬氏體屬強(qiáng)磁性組織，304鋼因此呈現(xiàn)

不同的磁性。導(dǎo)磁率（μ）是衡量磁性的技術(shù)參數(shù)，無磁性有三種標(biāo)準(zhǔn)（在H=16000A/m(200奧斯特)條件下）：μ≤1.875μH/m(1.5Gs/Oe)、μ≤1.5μH/m(1.2Gs/Oe)和μ≤1.275μH/m(1.02Gs/Oe)1.275μH/m標(biāo)準(zhǔn)μ≤1.5μH/m，廣義的無磁標(biāo)準(zhǔn)μ≤1.875μH/m。μ=BH式中：B-磁感應(yīng)強(qiáng)度（T）H-磁場強(qiáng)度（A/m）2.2.5.1成分與磁性奧氏體鋼實現(xiàn)無磁首先要控制化學(xué)成分，Post和Eberly提出，300系列鋼在常溫下獲得全奧氏體組織的最低含鎳量為：Ni理論值=（Cr+1.5Mo-20）2Mn-122-35C+15式CrNiMnCCr含量19%Cr=19C:0.03～0.2%Cr:14～25%Mn:0.4～4.0%Ni:7.5～21%Si:0.3～0.5%Mo:0～3%對于含氮鋼，Binder,Brown和Franks提出的確定最小含鎳量公式為：Ni理論值=1.3Cr–30C–26N-11.1公式適用范圍：C:0～0.05%Cr:18～25%N:0～0.15%Ni:9～25%對于同時含銅和氮的鋼，Criffiths和Wright提出最低含鎳量的修正公式為：Ni理論值=（Cr+1.5Mo-20）2Mn-122-35C–Cu–27N+15=Ni實際值-Ni304的△值為負(fù)數(shù)，呈弱磁性，316的△為正數(shù)，無磁性。2.2.5.2冷加工與磁性Md30強(qiáng)。Post和Eberly測出冷加工率對磁性影響如表2-17。304M的△=-2.9～-2.45，經(jīng)試驗,冷加工率5～8%時產(chǎn)生較強(qiáng)的磁性。305的△=-0.8020～25%時產(chǎn)生磁性轉(zhuǎn)變。316的△=1.00，冷加工不產(chǎn)生磁性轉(zhuǎn)變。產(chǎn)生磁性轉(zhuǎn)變的鋼號冷加工溫度越低，形變馬氏體量越多，磁性越強(qiáng)。冷加工對磁性的影響隨鋼的成分波動有相當(dāng)大的變化。表2-17冷加工對不銹鋼磁性能的影響AISI牌號Cr%Ni%冷加工率%導(dǎo)磁率μH=4000A/mH=16000A/m01.2531.25420.01.2601.26430218.49.044.01.3131.40068.01.9873.37584.02.6888.312304M19.010.701.2541.25513.81.2561.25832.01.2961.30265.01.9252.65084.02.7505.93801.2541.25618.51.2551.25730517.911.734.51.2711.27552.51.3111.32984.01.3661.42801.2541.2553162.40%Mo17.513.420.845.060.81.2541.2551.2581.2551.2851.25981.01.2591.36201.2541.2543210.68%Ti18.310.716.541.553.01.2721.7503.0501.2792.0124.17570.58.46011.75001.2521.25431024.320.714.726.81.2521.2521.2551.25564.21.2521.2552.2.5.3熱處理與磁性熱處理在一定程度上可以降低不銹鋼的磁性。304因熱處理保溫時間不同磁性能變化如表2-18。表2-18固溶保溫時間對304磁性能影響磁場強(qiáng)度（A/m）2400030000160001200080004000熱處理導(dǎo)磁率A1.2721.2721.2751.2751.2751.2831100℃×30分空冷μB1.3141.3161.3211.3261.3291.3321100℃×5分空冷和適當(dāng)?shù)臒崽幚硐嘟Y(jié)合，促進(jìn)Cr、Ni的充分?jǐn)U散，有可能使δ相全部轉(zhuǎn)變成γ相。同一爐鋼小規(guī)格產(chǎn)品磁性低于大規(guī)格產(chǎn)品的原因就在這里。由于冷加工形成形變馬氏體，通過適當(dāng)熱處理也可恢復(fù)無磁或弱磁狀態(tài)。經(jīng)10～20%冷加工的30470030～40%冷加工的則需加熱到1000℃才能長一些。綜上所述，300系列不銹鋼的磁性主要取決于化學(xué)成分，可以通過調(diào)整成分和適當(dāng)?shù)臒?04更好的305316、310或384鋼。2.2.6日本幾家公司不銹冷頂鍛用鋼新產(chǎn)品2.2.6.1大同特殊鋼新產(chǎn)品栓和螺釘用鋼，如表2-19。表2-19大同不銹冷頂鍛用鋼化學(xué)成份（wt%）牌號CSiMnCrNiMoNCu其它SUS4100.100.400.4011.00.1YUS5500.160.500.5013.02.42.00.1RS4790.0080.20.915.74.600.0203.20.3NbSUSXM70.010.20.818.09.50.0153.2DSN6U0.040.31.518.012.00.10RS5610.020.26.023.010.02.00.50YUS2700.010.60.620.018.06.30.200.7SUS410的YUS550高強(qiáng)度螺釘用鋼。結(jié)構(gòu)件連接用10、9級高強(qiáng)度螺栓，原使用SUS630（0Cr17Ni4Cu4Nb）鋼，該鋼加工難發(fā)了RS479鋼。RS479螺栓冷鐓成形，強(qiáng)度和耐蝕性能均接近SUS630螺栓水平。DSN6UHV450～670SUSXM-7鋼中C+N降到0.02%左右，其冷加工非常好，能承受大減面率冷拉，冷鐓時模具壽命大幅度提高。RS561和YUS270用于制造在高溫和強(qiáng)腐蝕性氣氛條件下工作的耐溫高強(qiáng)度緊固件。2.2.6.2高周波鋼業(yè)新產(chǎn)品高周波鋼業(yè)開發(fā)的不銹冷頂鍛用鋼新產(chǎn)品如表2-20。表2-20高周波螺釘用鋼代表品種及特性牌號主要成分特性用途JIS高周波SUSXM7SUSXM7L＜0.1C-18Cr-10Ni-3.3Cu-低N改善了SUSXM7冷鐓性小螺釘SUS305J1SUS305J1L＜0.01C-17Cr-13Ni-低N改善了SUS305J1的冷鐓性小螺釘SUS304J3SUS304MG0.01C-18.5Cr-8.5Ni-Cu提高了SUS304J3的強(qiáng)度螺栓、螺釘SUS410SUS410CH＜0.08C-12Cr改善了SUS410的冷鐓性螺釘SUS630SUS630＜0.07C-16.5Cr-4Ni-4Cu-Nb加Cu沉淀硬化高強(qiáng)度螺栓SUS631SUS631＜0.07C-17Cr-7.2Ni-Al加Al沉淀硬化高強(qiáng)度螺栓＜0.08C-14.5Cr-25Ni-1.3Mo-SUH660UH660高溫強(qiáng)度大耐熱螺栓Ti-Al-V-B0.1C-21Cr-20Ni-19.5Co-3Mo-SUH661UH661高溫強(qiáng)度大耐熱螺栓2.5W-Nb-V制造小螺釘用SUSXM7L和SUS305J1L鋼，利用公司設(shè)備優(yōu)勢，降低C、N和S含量，大幅度提高了鋼的冷頂鍛性能。UH660和UH661屬耐熱高強(qiáng)度鋼，用于制造汽車增壓器固定螺改善冷頂鍛性能。2.2.6.3日本精線馬氏體鋼新產(chǎn)品馬氏體冷頂鍛用鋼，如表2-21。表2-21日本精線馬氏體鋼化學(xué)成分（wt%）牌號CSiMnPSCrNiMoNNAS600M0.08～≤≤≤0.040≤0.03011.5～0.80～0.10～0.180.601.0014.01.200.14代表成分0.160.230.440.0180.00113.690.940.120.15～≤≤12.0～0.50～1.00～0.08～

NAS600X≤0.040≤0.0300.251.001.0015.02.003.000.10代表成分0.1830.210.330.0140.00513.141.301.930.08≤≤≤11.50～

NAS410≤0.040≤0.0300.151.001.0013.50代表成分0.100.140.400.0240.00211.62NAS600M和NAS600X用于制造自攻螺釘、高強(qiáng)度透平螺釘、特種釘子、銷軸和彈簧。經(jīng)檢測其點蝕電位接近奧氏體鋼，在鹽霧實驗中通過1000DIN50018亞硫酸氣體腐蝕試驗中通過20次循環(huán)試驗，具有優(yōu)良的耐蝕性能。該鋼種冷加工硬化緩慢，冷鐓成形性能良好。成品螺栓經(jīng)淬火回火硬度達(dá)到550HV以上。2.2.6.4日立金屬的新產(chǎn)品材料，代表鋼號為SUS630（17-4PHSUS631（0Cr17Ni7Al15-5PH和PH13-8Mo。使用溫度可達(dá)300℃。如要在更高溫度下使用，蠕變強(qiáng)度要比抗拉強(qiáng)度更重要，可選用SUS403、SUH600和SUH616，使用溫度高達(dá)600℃價值。2.3不銹彈簧鋼絲目前，國內(nèi)外廣泛采用的不銹彈簧鋼絲大致分3鋼絲和沉淀硬化半奧氏體鋼絲。相變強(qiáng)化馬氏體鋼絲常用牌號為3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2和414(1Cr13Ni2)，這類鋼絲使用時需經(jīng)淬、回火處理，獲得必要的強(qiáng)度和彈性，其生產(chǎn)工藝與不銹耐熱鋼相同。下面著重介紹奧氏體不銹彈簧鋼絲的強(qiáng)化機(jī)理及生產(chǎn)工藝。2.3.1奧氏體鋼的強(qiáng)化機(jī)理理。奧氏體鋼的強(qiáng)化途徑有固溶強(qiáng)化，細(xì)晶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化、冷加工強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化。2.3.1.1固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化是通過高溫固溶處理，使更多的合金元素溶入奧氏體中達(dá)到強(qiáng)化基體的效果。

間隙元素C和N的溶入形成間隙固溶體是提高基體強(qiáng)度的最有效途徑，穩(wěn)定鐵素體元素Mo、

SiVWCuMnCo和Ni溶入形成的置

換固溶體，強(qiáng)化效果有限，甚至?xí)档蛷?qiáng)度。2.3.1.2細(xì)晶強(qiáng)化Hall-Petch公式直觀地表達(dá)了晶粒與強(qiáng)度的關(guān)系：σs=σos+Kd-1/2式中:σs—屈服強(qiáng)度(Mpa)σos—晶體點陣對位錯運(yùn)動的內(nèi)力(Mpa)K—與村料有關(guān)的系數(shù)d—晶粒尺寸（μm）2.3.1.3相變強(qiáng)化高。形變馬氏體量的多少與化學(xué)成分密切相關(guān)，皮克靈（PickeringAugel出的Ms和Md30點計算公式比較精確地反映出18-8型不銹彈簧鋼絲金相組織與化學(xué)成分的關(guān)系。Ms=502-810C-13Mn-12Cr-30Ni-54Cu-46Mo-1230N（1）Md30=413-462（C+N）-8.1Mn-9.2Si-13.7Cr-9.5Ni-18.5Mo（2）式中：Ms—馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度，℃；Md30—經(jīng)30%冷變形，馬氏體轉(zhuǎn)變量為50%的溫度，℃；C—碳的百分含量（含碳0.09%時C=0.09，其它元素表示方法相同）不銹鋼的Ms點高于室溫時，固溶處理后快冷到室溫就會產(chǎn)生馬氏體。Ms點低于室溫，快冷可得到單相奧氏體組織。同理，在低于Md30點溫度下進(jìn)行冷加工，獲得的形變馬氏體量大于50%Md3050%Md30點遠(yuǎn)低于室2-22為1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti和0Cr17Ni12Mo的典型化學(xué)成分和Ms、Md30點的計算數(shù)值，因為1Cr18Ni9和1Cr18Ni9Ti的Md30點接近室溫，冷加工強(qiáng)化后的鋼絲中有形變馬氏體組織存在，0Cr17Ni12Mo的Md30較低，冷加工強(qiáng)化后鋼絲中很少有形變馬氏體組織。表2-22化學(xué)成分和Ms、Md30點牌號化學(xué)成分，%MsMd30CMnSiPSCrNiMoTi1Cr18Ni90.111.310.650.0200.00417.648.49-71231Cr18Ni9Ti0.091.300.600.0200.00317.999.900.59-76220Cr17Ni12Mo20.051.260.500.0250.02017.2511.062.42-205-112.3.1.4固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化和相變強(qiáng)化的綜合效應(yīng)固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化和相變強(qiáng)化的綜合效應(yīng)可以以下面公式表示：σs=[4.4+23C+1.3Si+Cr+0.94Mo+1.2V+0.29W+2.6Nb+1.7Ti+0.82Al+0.16δ+0.46d-1/2]×15.4σb=[29+35C+55N+2.4Si+0.11Ni+1.2Mo+5Nb+3Ti+1.2Al+0.14δ+0.82t-1/2+12+0.82M]×15.4式中d—晶粒尺寸（μm）t—單位長度孿晶數(shù)（個/mm）δ—高溫鐵素體含量（%）M—馬氏體含量（%）2.3.2形變強(qiáng)化奧氏體不銹彈簧鋼絲形變強(qiáng)化奧氏體不銹彈簧鋼絲常用牌號有1Cr18Ni9（3021Cr18Ni9Ti（321）和0Cr17Ni12Mo2（316牌號中存在沉淀硬化相和δ鐵素體相，冷拉過程中產(chǎn)生少量形變馬氏體，但它們作用較小，主要強(qiáng)化手段是冷加工變形及隨后的消除應(yīng)力退火。2.3.2.1冷加工強(qiáng)化①化學(xué)成分的影響化學(xué)成分對冷加工硬化因素有很大影響，從圖2-5碳對不銹彈簧鋼絲性能有舉足輕重的影響，從表1-3后的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度相應(yīng)提高。碳對冷加工硬化因素的影響如圖2-6。從冷加工強(qiáng)化角實際生產(chǎn)中分別將1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti和0Cr17Ni12Mo2的碳含量控制在0.08%～0.14%、0.07%～0.11%和0.05%～0.08%范圍內(nèi)。1Cr18Ni9件往往采用1Cr18Ni9TiTi/C比應(yīng)大于5.51Cr18Ni9Ti要達(dá)到與1Cr18Ni9相同的抗拉強(qiáng)度，必須采用更大的冷加工減面率。②冷拉減面率的影響比，通常用如下經(jīng)驗公式表示：σb=σ0+KQ（3）式中：σb—拉拔后鋼絲抗拉強(qiáng)度，N/mm2；σ0—拉拔前鋼絲抗拉強(qiáng)度，N/mm2；

K—冷加工強(qiáng)化系數(shù)；Q—冷加工總減面率，%。根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析結(jié)果，1Cr18Ni9鋼絲碳含量為0.11%時，K=14.3，當(dāng)碳含量在0.14%～0.08%范圍波動時，其冷加工強(qiáng)化系數(shù)（K）隨之產(chǎn)生±0.3的波動，即C=0.14%時，K=14.6；C=0.08%時，K=14.0。0Cr17Ni12Mo的冷加工強(qiáng)化系數(shù)比1Cr18Ni9的低，K=12.2。當(dāng)碳含量在0.08%～0.05%之間波動時，冷加工系數(shù)的波動約為±0.2。1Cr18Ni9Ti的冷加工C=0.11%～0.07%K值波動約為±0.22-23可以看出，隨鈦含量增加，冷加工強(qiáng)化系數(shù)減小。表12-23鈦含量對18-8型鋼K值的影響鈦含量，%00.30.350.400.450.500.550.600.65K）14.313.513.012.612.211.911.611.411.2③晶粒度的影響常規(guī)工藝生產(chǎn)的不銹鋼絲晶粒度一般在6～8級之間，上面提供的各牌號鋼絲的冷加工強(qiáng)化系數(shù)是根據(jù)晶粒度6～8級的鋼絲生產(chǎn)經(jīng)驗總結(jié)出來的。實際上隨著鋼絲晶粒度細(xì)化，鋼絲的初始抗拉強(qiáng)度和冷加工強(qiáng)化系數(shù)都有較大幅度的提高。以0Cr17Ni2Mo2為例，成分相近的鋼絲，晶粒度為7～8級時σo=640N/mm2，K=12.2，晶粒度為10.5～11.5級時σo=725N/mm2，K=13.2。奧氏體鋼的晶粒度主要取決于線材軋制的溫的晶粒度可達(dá)10～11.5級。按K值的經(jīng)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，當(dāng)1Cr18Ni9總減面率在85%以下、1Cr18Ni9Ti和0Cr17Ni12Mo2總減面率在90%測值往往比實際值低一些。2.3.2.2生產(chǎn)技術(shù)①固溶處理90%900現(xiàn)扭轉(zhuǎn)裂紋、強(qiáng)度偏低和拉拔脆斷等缺陷。固溶溫度偏高（≥1200粒過分粗大，冷加工性能變壞，鋼絲拉不到預(yù)定尺寸。適宜的溫度是1000～1100℃。不銹彈簧鋼絲成品強(qiáng)度合格范圍窄（≤245N/mm2爐進(jìn)行固溶處理，出爐后空冷或水冷。②表面處理層均勻、牢靠。③拉絲1Cr18Ni91Cr18Ni9Ti和0Cr17Ni12Mo2彈簧鋼絲主要依靠冷加工強(qiáng)化達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的強(qiáng)度。需經(jīng)多道次拉拔，道次減面率按遞減分配較為適宜。一般頭一道次減面率高達(dá)25%～30%，以后逐道次遞減，成品道次減面率一般為12%～17%。成品鋼絲強(qiáng)度高，很容易出現(xiàn)∞字型扭曲，除加強(qiáng)對車外，還可用套模的方法改善料形，即在拉絲模前套上一個比鋼絲直徑大0.01～0.02mm的模具，以保證鋼絲垂直進(jìn)入模具，拉出的料形比較規(guī)整。不銹彈簧鋼絲常見尺寸的拉拔工藝如表2-24。在冷拉過程中，鋼絲除抗拉強(qiáng)度升高外，彎率達(dá)60%達(dá)50%的改善，抗拉強(qiáng)度則稍有降低。表2-224不銹彈簧鋼絲拉拔工藝成成總拉品前減拔牌號標(biāo)準(zhǔn)直直面道拉拔程序，mm徑徑率次mmmmmm次0.51.282.91.2－1.02－0.9－0.82－0.75－0.69－0.63－0.58－1Cr18Ni960.54－0.50GjB3320-1.02.075.72.0－1.7－1.52－1.4－1.28－1.18－1.08－1.09802.03.363.53.3－2.8－2.5－2.3－2.15－2.023.04.657.44.6－4.0－3.6－3.3－3.054.05.852.35.8－4.9－4.3－4.040.51.892.121.8－1.5－1.3－1.15－1.0－0.9－0.82－0.75－0.69－1Cr18Ni930.63－0.58－0.54－0.50Ti1.03.591.123.5－3.0－2.65－2.35－2.1－1.9－1.7－1.55－1.4－DGB09-8981.28－1.18－1.08－1.02.07.091.127.0－6.0－5.2－4.6－4.1－3.7－3.3－3.0－2.75－2.58－2.3－2.15－2.03.08.587.108.5－7.2－6.3－5.6－5.0－4.5－4.1－3.8－3.5－3.255－3.04.01084.910－8.5－7.5－6.8－6.2－5.6－5.1－4.7－4.3－4.00④消除應(yīng)力退火350～4501～2h，退火后鋼絲抗拉強(qiáng)度上升80～200N/mm2。原始強(qiáng)度越高，強(qiáng)度升值越大，彎曲和扭Ms卻中又有少量馬氏體析出。有些標(biāo)準(zhǔn)：如BSS205和GJB3320-98，把消除應(yīng)力退火后的抗拉強(qiáng)度作為考核項目。這應(yīng)力退火引起的抗拉強(qiáng)度上升考慮進(jìn)去。2.3.3沉淀硬化半奧氏體不銹彈簧鋼絲1Cr18Ni9和1Cr18NiTi儀器精度要求不太高的靜態(tài)彈性元件。為此，近30年來發(fā)展了一種沉淀硬化型半奧氏體不銹彈簧鋼絲，0Cr17Ni7Al就是其中一個典型牌號。0Cr17Ni7Al與1Cr18Ni9和1Cr18Ni9Ti等彈性性能比較如表2-25、表2-26和表2-27。表2-25幾種不銹彈簧鋼絲性能比較拉力彈性極限，扭轉(zhuǎn)彈性極限，彈性模量E，剪切模量G，最高使用溫度，牌號%σb%σbMPaMPa℃1Cr18Ni9Ti65～7545～55186000684003001Cr18Ni965～7545～55193000689503000Cr17Ni7Al75～8555～6020340075840350表2-26幾種鋼絲的松弛性能鋼絲溫度，℃100150200250保持鋼種直徑初始載荷時間h637784637784637784637784mmN/mm20Cr17Ni7Al3.8160.10.30.40.50.40.50.40.8載荷損失1Cr18Ni93.8161.01.51.22.41.53.12.34.2百分率，%琴鋼絲3.8163.04.86.49.513.317.3表2-270Cr17Ni7Al扭轉(zhuǎn)模量隨溫度變化百分?jǐn)?shù)-76-54-17.826.7121177232288343399溫度℃變化率，%+2.4+1.8+1.50-2.4-4.8-6.9-9.2-11.4-15.40Cr17Ni7Al現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)是GJB3320-98彎曲、扭轉(zhuǎn)、纏繞性能。抗拉強(qiáng)度試樣時效處理工藝為400～500℃，0.5～2h保溫后空冷，其力學(xué)性能如表2-28。表2-28GJB3320-98中0Cr17Ni7Al力學(xué)性能A組B組鋼絲抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度彎曲扭轉(zhuǎn)抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度彎曲扭轉(zhuǎn)直徑冷拉mm冷拉狀態(tài)N/mm2時效狀態(tài)N/mm2冷拉狀冷拉狀態(tài)次冷拉狀態(tài)N/mm2時效狀態(tài)N/mm2狀態(tài)次冷拉狀態(tài)次0.2～0.5≥19202250～2450—≥10≥17502050～2350—≥10＞0.50～≥19002230～2430≥6≥8≥17002000～2300—≥80.70＞0.70～≥19002200～2400≥5≥6≥16501950～2250≥5≥61.00＞1.00～≥18402140～2340≥4≥5≥16001900～2200≥5≥51.20＞1.20～≥18002100～2300