CN103358615A - 一种复合金属线材的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种复合金属线材的制造方法,其包括如下步骤:(a)利用大功率超声清洗法对钢丝和不锈钢带两种原材料进行清洗;(b)不锈钢带通过成型模卷成管状包裹芯丝;(c)焊接不锈钢带的纵向接缝;(d)双金属结合工艺及热处理:低碳钢采用扩散工艺,形成冶金结合面;中、高碳钢采用物理的方法形成分子间相互吸附的结合面,具体采用快速加热和快速冷却,高温形变热处理工艺,其中加热温度为850-1200℃,加热时间在60秒之内,冷却速度为60-100℃/秒,使结合面形成良好的物理结合或冶金结合,同时,使高碳钢索氏体化,中碳钢具有正火或淬火的效果,表面的不锈钢包层具有固熔的效果。(e)拉伸;采用人造钻石模、天然钻石模、压力模、滚拉模专用模具和技术,多道次拉伸,拉伸道次变形量在10%-28%,总变形量在50%-95%,(f)退火:采用低温热处理工艺进行热处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合金属线材的制造方法,尤其涉及一种复合不锈钢线材及其制造工艺。
背景技术
目前市场上的优质碳钢丝或不锈钢丝因其具有高的抗拉强度,且价格较低,在各领域广泛被使用,但由于其极易腐蚀,使用中需要采用镀锌、涂油、过塑等防锈手段,但抗锈蚀的效果不是很理想,必须定期更换,使用起来非常麻烦;不锈钢丝耐腐蚀性好但强度不高,并由于资源稀缺,成本太高,影响其使用范围。目前尚没有将碳钢与不锈钢进行复合的工艺。申请号为98233869.4发明名称为“铜包铝双金属导体”及申请号为00124464.7名称为“铜包钢双金属复合导线的生产方法”的两件中国专利分别介绍了铜包钢及铜包铝的工艺。
发明内容
针对已有技术存在的不足,本发明的目的之一在于提供一种复合不锈钢线材;
本发明的目的之二在于提供这种复合不锈钢线材的制造工艺。
本发明是通过如下技术方案实现:
不锈钢与碳钢复合,是一个系列化的产品,不锈钢是低碳奥氏体不锈钢,如304、316L等,碳钢是低、中、高碳钢,其中6#-15#为低碳钢,15#-82#为中高碳钢。
本发明的一种复合不锈钢线材,由碳钢丝芯或合金钢丝芯和纵向包覆在碳钢丝芯外的不锈钢带组成,所述不锈钢包覆层与碳钢丝的截面积比为1∶9-4∶6。
其中不锈钢为低碳奥氏体不锈钢,如304、316L等,碳钢丝为6#-82#碳钢丝。
这种复合不锈钢线材的制备工艺包括如下步骤:
(a)对钢丝和不锈钢带两种原材料进行清洗,所述清洗是大功率超声清洗;
(b)不锈钢带通过成型模卷成管状包裹芯丝;
(c)焊接不锈钢带的纵向接缝;
(d)双金属结合工艺及热处理:低碳钢芯的采用扩散工艺,形成冶金结合面。中、高碳钢芯的采用物理的方法形成分子间相互吸附的结合面,可采用下列两种方法:1、采用中间层,消除渗碳的影响;2、采用快速加热和快速冷却,高温形变热处理工艺,使结合面形成良好的物理结合或冶金结合,同时,使高碳钢索氏体化,中碳钢具有正火或淬火的效果,表面的不锈钢包覆层具有固熔的效果。加热温度为850-1200℃,加热时间在60秒之内,冷却速度为60-100℃/秒。
(e)拉伸;采用人造钻石模、天然钻石模、压力模、滚拉模等专用模具和技术,多道次拉伸。拉伸道次变形量在10%-28%。总变形量在50%-95%。
(f)退火:采用低温热处理工艺进行热处理,热处理温度为200-450℃以消除应力。
其中所述(a)步骤中钢丝在线清洗,采用机械和水相结合的方式清洗;不锈钢带采用液体去油剂去油污。
其中所述步骤(c)的焊接为气体保护焊,包括氩弧焊、激光焊、等离子焊等。
其中所述步骤(d)中,钢丝与不锈钢带之间所采用中间层为铜、铝、镍、铬或相关合金中的一种或一种以上。
通过上述方法制得的复合不锈钢线材,其抗拉强度可达1800Mpa,其伸长率可达30%,无论怎样破坏,不锈钢与碳钢或合金钢的界面均无分层现象。
本发明采用不锈钢带包碳钢或合金钢丝,纵向焊合而形成复合金属线材,经过工艺处理双金属间形成紧密的结合,本发明制得的复合不锈钢线材,既有不锈钢的耐腐蚀性能,又有碳钢钢丝或合金钢丝的强度,而且制备过程不采用酸洗,因此具有无污染,低能耗、低成本、效率高、制得的产品具有高强度、高耐腐蚀性、质量好等优点。
具体实施方式
实施例1
钢丝放线:采用专用放线架,放线重量2吨。钢丝直径Ф6,钢号6#的钢丝。
钢丝去油:采用在线去油,采用机械和液体(碱性或中性去油剂)相结合的方法。在高温(100℃)下高压(2MPa)振动清洗。
钢丝去锈:采用在线去锈,采用机械方法,相当于切削式的纯铁面。
不锈钢带放带:采用专用放带机,放带重量150公斤。奥氏体不锈钢带304,带厚0.4mm,带宽30mm。
不锈钢带去油:采用液体金属去油剂进行清洗。
包复焊合:通过包复模的带卷成管状,管状纵缝用激光焊焊合,成为一根包复管,不锈钢包覆层与碳钢丝的截面积比为1∶9,采用304的不锈钢带,6#优质碳钢丝。
双金属结合工艺及热处理:采用扩散工艺,形成冶金结合面。
拉伸(丝):光面不锈钢丝很难拉伸,强度提高后就更难拉伸了,采用人造钻石模或天然钻石模模具,采用压力模、滚拉模技术,多道次拉伸。拉伸道次变形量在10%-28%。总变形量在50%-95%,实现良好的拉伸(丝)。
退火:采用低温热处理,200-450度,以消除应力。
退火后再进行拉伸,最终制得复合不锈钢线材产品。
实施例2
钢丝放线:采用专用放线架,放线重量2.5吨。钢丝直径Ф10,钢号15#的钢丝。
钢丝去油:采用在线去油,采用机械和液体(碱性或中性去油剂)相结合的方法。在高温(100℃)下高压(2MPa)振动清洗。
钢丝去锈:采用在线去锈,采用机械方法,相当于切削式的纯铁面。
不锈钢带放带:采用专用放带机,放带重量150公斤。奥氏体不锈钢带316L,带厚0.5mm,带宽60mm。
不锈钢带去油:采用碱性去油剂进行清洗。
包复焊合:通过包复模的带卷成管状,管状纵缝用氩弧焊焊合,成为一根包复管,不锈钢包覆层与碳钢丝的截面积比为1∶3,采用316L的不锈钢带,15#优质碳钢丝。
双金属结合工艺及热处理:因中、高碳钢与不锈钢的结合面有可能出现渗碳,降低了不锈的耐蚀性,甚至产生脆性,不能形成良好的结合。采用快速加热和快速冷却,高温形变热处理等工艺,使结合面形成良好的物理结合或冶金结合,同时,使高碳钢索氏体化,中碳钢具有正火或淬火的效果,表面的不锈钢包层具有固熔的效果。加热温度为850℃,加热时间在60秒之内,冷却速度为60℃/秒。
拉伸(丝):光面不锈钢丝很难拉伸,强度提高后就更难拉伸了,采用人造钻石模或天然钻石模模具,采用压力模、滚拉模技术,多道次拉伸。拉伸道次变形量在10%-28%。总变形量在50%-95%,实现良好的拉伸(丝)。
退火:采用低温热处理,200-450度,以消除应力。
退火后再进行拉伸,最终制得复合不锈钢线材产品。
制得的复合不锈钢线材产品抗拉强度为1000Mpa,其伸长率为30%,
实施例3
钢丝放线:采用专用放线架,放线重量3吨。钢丝为合金钢丝,直径Ф18。
钢丝去油:采用在线去油,采用机械和液体(碱性或中性去油剂)相结合的方法。在高温(100℃)下高压(2MPa)振动清洗。
钢丝去锈:采用在线去锈,采用机械方法,相当于切削式的纯铁面。
不锈钢带放带:采用专用放带机,放带重量150公斤。奥氏体不锈钢带304,带厚0.5mm,带宽60mm。
不锈钢带去油:采用碱性去油剂进行清洗。
包复焊合:通过包复模的带卷成管状,管状纵缝用氩弧焊焊合,成为一根包复管,不锈钢包覆层与碳钢丝的截面积比为4∶6,采用304的不锈钢带,优质合金钢丝。
双金属结合工艺及热处理:因中、高碳钢与不锈钢的结合面有可能出现渗碳,降低了不锈的耐蚀性,甚至产生脆性,不能形成良好的结合。采用快速加热和快速冷却,高温形变热处理等工艺,使结合面形成良好的物理结合或冶金结合,同时,使高碳钢索氏体化,中碳钢具有正火或淬火的效果,表面的不锈钢包层具有固熔的效果。加热温度为1000℃,加热时间在60秒之内,冷却速度为80℃/秒。
拉伸(丝):光面不锈钢丝很难拉伸,强度提高后就更难拉伸了,采用人造钻石模或天然钻石模模具,采用压力模、滚拉模技术,多道次拉伸。拉伸道次变形量在10%-28%。总变形量在50%-95%,实现良好的拉伸(丝)。
退火:采用低温热处理,200-450度,以消除应力。
退火后再进行拉伸,最终制得复合不锈钢线材产品。
制得复合不锈钢线材产品抗拉强度为1700Mpa,其伸长率为20%,
实施例4
钢丝放线:采用专用放线架,放线重量2.5吨。钢丝直径Ф15,钢号60#的钢丝。
钢丝去油:采用在线去油,采用机械和液体(碱性或中性去油剂)相结合的方法。在高温(100℃)下高压(2MPa)振动清洗。
钢丝去锈:采用在线去锈,采用机械方法,相当于切削式的纯铁面。
不锈钢带放带:采用专用放带机,放带重量150公斤。奥氏体不锈钢带316L,带厚0.5mm,带宽60mm。
不锈钢带去油:采用碱性去油剂进行清洗。
包复焊合:通过包复模的带卷成管状,管状纵缝用等离子焊焊合,成为一根包复管,不锈钢包覆层与碳钢丝的截面积比为4∶9,采用316L的不锈钢带,60#优质碳钢丝。
双金属结合工艺及热处理:因中、高碳钢与不锈钢的结合面有可能出现渗碳,降低了不锈的耐蚀性,甚至产生脆性,不能形成良好的结合。采用快速加热和快速冷却,高温形变热处理等工艺,使结合面形成良好的物理结合或冶金结合,同时,使高碳钢索氏体化,中碳钢具有正火或淬火的效果,表面的不锈钢包层具有固熔的效果。加热温度为1200℃,加热时间在60秒之内,冷却速度为100℃/秒。
拉伸(丝):光面不锈钢丝很难拉伸,强度提高后就更难拉伸了,采用人造钻石模或天然钻石模模具,采用压力模、滚拉模技术,多道次拉伸。拉伸道次变形量在10%-28%。总变形量在50%-95%,实现良好的拉伸(丝)。
退火:采用低温热处理,200-450度,以消除应力。
退火后再进行拉伸,最终制得复合不锈钢线材产品。
制得复合不锈钢线材产品,其抗拉强度为1800Mpa,其伸长率为30%。
实施例5
钢丝放线:采用专用放线架,放线重量2.5吨。钢丝直径Ф12,钢号80#的钢丝。
钢丝去油:采用在线去油,采用机械和液体(碱性或中性去油剂)相结合的方法。在高温(100℃)下高压(2MPa)振动清洗。
钢丝去锈:采用在线去锈,采用机械方法,相当于切削式的纯铁面。
不锈钢带放带:采用专用放带机,放带重量150公斤。奥氏体不锈钢带316L,带厚0.4mm,带宽50mm。
不锈钢带去油:采用碱性去油剂进行清洗。
包复焊合:通过包复模的带卷成管状,管状纵缝用氩弧焊焊合,成为一根包复管,不锈钢包覆层与碳钢丝的截面积比为1∶3,采用316L的不锈钢带,80#优质碳钢丝。
双金属结合工艺及热处理:因中、高碳钢与不锈钢的结合面有可能出现渗碳,降低了不锈钢的耐蚀性,甚至产生脆性,不能形成良好的结合。在双金属结合工艺中采用加入中间层铜,来消除渗碳的影响。
拉伸(丝):光面不锈钢丝很难拉伸,强度提高后就更难拉伸了,采用人造钻石模或天然钻石模模具,采用压力模、滚拉模技术,多道次拉伸。拉伸道次变形量在10%-28%。总变形量在50%-95%,实现良好的拉伸(丝)。
退火:采用低温热处理,200-450度,以消除应力。
退火后再进行拉伸,最终制得复合不锈钢线材产品。
制得复合不锈钢线材产品,其抗拉强度为1800Mpa,其伸长率为30%。
实施例6
各步骤与实施例5相同,只是在双金属结合工艺中采用加入中间层镍,来消除渗碳的影响。
实施例7
各步骤与实施例4相同,只是在双金属结合工艺中采用加入中间层铜铝合金,来消除渗碳的影响。
以上所述仅为本发明较佳实施例,并非用来限定本发明实施的范围。即凡依本发明范围所做的均等变化与修饰,均为本发明所涵盖。
Claims (10)
1.一种复合金属线材的制造方法,其包括如下步骤:(a)利用大功率超声清洗法对钢丝和不锈钢带两种原材料进行清洗;(b)不锈钢带通过成型模卷成管状包裹芯丝;(c)焊接不锈钢带的纵向接缝;(d)双金属结合工艺及热处理:低碳钢采用扩散工艺,形成冶金结合面;中、高碳钢采用物理的方法形成分子间相互吸附的结合面,具体采用快速加热和快速冷却,高温形变热处理工艺,其中加热温度为850-1200℃,加热时间在60秒之内,冷却速度为60-100℃/秒,使结合面形成良好的物理结合或冶金结合,同时,使高碳钢索氏体化,中碳钢具有正火或淬火的效果,表面的不锈钢包层具有固熔的效果。(e)拉伸;采用人造钻石模、天然钻石模、压力模、滚拉模专用模具和技术,多道次拉伸,拉伸道次变形量在10%-28%,总变形量在50%-95%,(f)退火:采用低温热处理工艺进行热处理。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述(a)步骤中钢丝在线清洗,不锈钢带采用液体去油剂去油污。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤(c)的焊接为气体保护焊。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:所述的气体保护焊为氩弧焊、激光焊或等离子焊中的一种。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤(d)中,中、高碳钢采用物理的方法形成分子间相互吸附的结合面,具体采用增加中间层工艺,以消除渗碳的影响。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述中间层为铜、铝、镍、铬或相关合金中的一种或一种以上。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤(f)中热处理温度为200-450℃,以消除应力。
8.一种复合不锈钢线材,其特征在于:由碳钢丝或合金钢丝芯和纵向包覆在碳钢丝芯外的不锈钢带组成。
9.根据权利要求8所述的一种复合不锈钢线材,其特征在于:所述包覆层与芯丝的截面积比为1∶9-4∶6。
10.根据权利要求8所述的一种复合不锈钢线材,其特征在于:所述不锈钢为低碳奥氏体不锈钢,碳钢丝为6#-82#碳钢丝。
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