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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