CN115323144A - 一种镜框用不锈钢丝的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镜框用不锈钢丝的制备方法，包括皮膜处理、固溶热处理、冷拉变形及在线光亮退火四个步骤，其中固溶热处理时采用分段加热退火的方式进行。本发明的不锈钢丝因Mo、Ti和Al的加入而具有优异的韧性、抗拉强度、耐腐蚀性以及延展性，通过对不锈钢丝进行固溶强化处理，且在处理时采用分段加热的方式进行，有助于增加不锈钢丝的抗拉强度和延伸率，对固溶强化后的不锈钢丝进行二次拉拔变形，通过控制压缩率和光亮退火温度，可使得不锈钢丝的尺寸精度达到±0.01mm，不锈钢镜框线材产品获得晶粒度7级。

Description

一种镜框用不锈钢丝的制备方法
技术领域
本发明涉及不锈钢眼镜框领域，具体涉及一种镜框用不锈钢丝的制备方法。
背景技术
眼镜在现代高科技飞速发展的今天，已经成为人们日常生活中不可缺少的辅助工具，如近视需要佩戴近视眼镜，远视需要佩戴老花镜，同时作为一种饰品，人们对眼镜的要求也越来越高，既要美观有要实用，也逐渐形成了一种文化。根据目前的现有材料，常见的镜架主要分为塑料架、金属架和混合架。
1、塑料架(包括天然材料)：塑料架因其质轻，不易过敏，多受老人、儿童喜爱，现也成为时尚人士作为太阳眼镜或装饰的选择。塑料架现多为醋酸树脂制成的双拼架，即采用叠层塑料制作，将一种颜色的薄层塑料粘贴在另一层较厚的塑料上制成，厚材料多为透明的(或透光的)色料，也有少量采用三层或多层塑料制作的。
2、金属架：选用某种金属材料或合金制成，多以铜合金为底材，再对其进行表面处理加工，常加以镀金，或镀铑、或镀钯、或镀钛。因电镀工艺不同，有些易褪色，有些不易褪色。此外还有纯钛制作的镜架，以及记忆合金制作的镜架。金属架坚固、轻巧、美观，款式新颖，品种繁多。金属架基本都带有鼻托，而且鼻托是可以活动的，以便适应各种鼻形。镜脚末端还常常套上塑料套，不但美观，而且起到保护镜脚和皮肤的作用。
3、混合材料架：采用金属及塑料混合制成镜架。这种镜架有的是将塑料包以金属，即部分或全部包以赛璐珞，有的则在镜架的不同部分使用不同的材料，即前框是塑料，镜脚是金属的；或前框是金属，镜脚为塑料的；有的混合使用上述两种方式，如眉条及鼻梁使用塑料，镜框用不锈钢材料，镜脚用塑料包以金属材料。为追求较佳的美观及强度韧性等，不锈钢镜框的使用越来越广泛，不锈钢是一种安全、量轻、耐用、舒适的眼镜框材料，其耐腐蚀性、延展性、加工性能好，在长期佩戴过程中不会因汗液的腐蚀而失去金属光泽。然而，现有的不锈钢镜框产品延展性较差，不易加工，并且还存在硬度较高、耐腐性较差等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镜框用不锈钢丝的制备方法，以解决现有镜框用不锈钢丝的延展性较差的问题，同时进一步增加不锈钢丝的力学性能和耐腐蚀性。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是提供一种镜框用不锈钢丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)皮膜处理：采用皮膜剂对不锈钢线材进行在线皮膜处理，并烘干；
(2)固溶热处理：将皮膜处理后的不锈钢丝在N2和H2的保护气氛下进行热处理，热处理时采用分段加热的方式，加热温度控制在850～1100℃，热处理时不锈钢丝的线速度为5～8m/min；
(3)冷拉变形：对经热处理后的不锈钢丝进行多道次冷拉变形，控制冷拉过程中总压缩率为65～80％；
(4)在线光亮退火：将冷拉后的不锈钢丝放入管式炉中进行连续光亮退火，退火时不锈钢丝的线速度为10～15m/min。
进一步优选的技术方案为，按质量百分含量计，所述不锈钢丝的成分包括Cr 15～18％、Mo 0.6～2％，Ni 6～10％，Mn 0.5～2％，Al0.05～0.2％，Ti≤0.1％，C≤0.05％，N≤0.08％，Si≤0.06％，P≤0.04％，S≤0.035％，余量为Fe及不可避免的杂质。
为了改善现有不锈钢丝延展性和耐腐性较差的问题，本发明公开了一种镜框用不锈钢丝的制备方法，本发明使用的不锈钢丝是在现有不锈钢丝的基础上增加Mo、Al、Ti合金元素，并对不锈钢合金的成分配比进行了调整而得到。
Cr是铁素体形成元素，作用是缩小奥氏体相区和扩大铁素体相区，对于高Cr的奥氏体不锈钢，必须添加Mn、Ni、N等奥氏体形成元素以稳定奥氏体组织。Cr与N元素会生成氮化物如CrN、Cr2N等，也会与C元素生成碳化物，如Cr23C6、Cr7C3等，这些沉淀物将降低基体的结合能，并影响钢材的耐腐蚀性能和塑性。Cr在不锈钢上的突出作用是提高耐腐蚀性，这是因为在材料表面形成了Cr2O3钝化膜以保护钢不受腐蚀。
Ni是奥氏体不锈钢中重要元素，它是形成奥氏体的首选元素，因为Ni对不锈钢的贡献是多方面的，除了能形成稳定奥氏体外，由于不锈钢中Cr-Ni共存，Ni可促进不锈钢钝化膜稳定性，可显著提高不锈钢塑、韧性，可降低不锈钢的脆性转变温度，具有抗低温性和抗磁性及对冷成型性和焊接性有利等特征。
Mo是铁素体形成元素，可以强化基体。Mo不仅能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能；结构钢中加入Mo，可以抑制脆性，提高机械性能。Mo的加入还可以使不锈钢的钝化膜更致密牢固，改善耐点腐蚀的性能，特别在氯化物溶液(Cl-)中，和Cr交互作用效果更明显。在Ni-Cr类不锈钢中，适量添加Mo元素，同时减小Cr的含量，不仅可以提升不锈钢的耐腐蚀性能，同时也可稳定奥氏体组织。
Al是铁素体形成元素，常用的脱氧剂。Al可细化晶粒，提高钢的冲击韧性；Al还具有增强抗氧化性和抗腐蚀性能的作用。Al2O3钝化膜相对于Cr2O3钝化膜而言更加细致加密，热力学稳定性更好；同时Al2O3氧化层可提高合金高温抗氧化性能，使其可在更高温度和恶劣的环境中应用。Al的不足是其含量会影响钢的热加工和切削加工性能，Al还使奥氏体相区缩小，并增加层错能抑制马氏体相变。
Ti是强碳化物形成元素，向不锈钢组织中加入Ti元素可以有效提升不锈钢的耐腐蚀性和高温氧化性，适量的Ti元素的加入可以细化晶粒，提升不锈钢的韧性，从而提升不锈钢丝的延展性。
C是不锈钢中的有害元素，不锈钢的耐蚀性一般会随着C含量的升高而降低，但其强度会随着C含量的增大而提高。随着钢中C含量的增加，虽然可以提高强度，但是钢的塑、韧性、耐蚀性、冷成型性、焊接性等要显著降低，一般认为其弊远远大于利，所以C含量要尽量降低，本发明碳含量确定为≤0.05％。
近年来，N被大量应用在奥氏体和双相不锈钢中，因为N通过固溶强化可显著提高钢的强度，同时钢中含有足够量的铬元素，N可提高钢的钝化能力，提高奥氏体不锈钢耐蚀性。综上所述，本发明的不锈钢丝，具有低屈强比、高延展性、抗氧化性好、抗低温性好、抗磁性好、抗晶间腐蚀等诸多优点，因此可部分替代OCr18Ni9等传统的Cr-Ni奥氏体不锈钢。
为了进一步提升不锈钢丝的延展性和其他力学性能，本发明在制备不锈钢丝时，先对其进行固溶强化热处理，热处理的过程中采用分段加热的方式进行加热并退火，加热温度控制在850～1100℃，优选为900～1000℃，退火速度为5～8m/min，可以是5m/min、5.5m/min、6m/min、6.5m/min、7m/min、7.5m/min以及8m/min。热处理并退火后，对不锈钢丝进行冷拉变形处理，冷拉后进行连续光亮退火处理。
在进一步优选的技术方案中，固溶热处理时，保护气氛的流量为1.5～2.5m3/h，热处理温度为850～1050℃。
进一步优选的技术方案中，热处理过程采用三段加热的方式，其中，第一段的温度为900±30℃，第二段的温度为950℃±30℃，第三段的温度为1000±20℃。
更进一步优选的技术方案中，热处理过程分为八个加热区，其中第一区的温度为900±30℃，第二区的温度为950℃±30℃，第三到八区的温度为1000±20℃。
进一步优选的技术方案为，在所述冷拉变形步骤中，所述冷拉变形分两次进行，控制第一次冷拉变形时的压缩率为65～70％，第二次冷拉变形时的压缩率为65～85％，两次冷拉的总压缩率控制在65～80％。经过此步骤后，原始直径为5.5mm的不锈钢丝的直径减小为2.5～3.5mm，线材尺寸精度为±0.01mm。
进一步优选的技术方案为，在所述在线光亮退火步骤中，退火过程采用分区加热的方式进行，其中，退火炉分为3～8个温区，第一温区的温度为900±30℃，第二区的温度为950℃±30℃，剩余温区的温度为1000±20℃。
本发明的优点和有益效果在于：
1、本发明的不锈钢丝因Mo、Ti和Al的加入而具有优异的韧性、抗拉强度、耐腐蚀性以及延展性。
2、通过对不锈钢丝进行固溶强化处理，且在处理时采用分段加热的方式进行，有助于增加不锈钢丝的抗拉强度和延伸率。
3、对固溶强化后的不锈钢丝进行二次拉拔变形，通过控制压缩率和光亮退火温度，可使得不锈钢丝的尺寸精度达到±0.01mm，不锈钢镜框线材产品获得晶粒度7级。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种镜框用不锈钢丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)皮膜处理：采用皮膜剂对不锈钢线材进行在线皮膜处理，并烘干，其中，按质量百分含量计，不锈钢线材的组分包括Cr 15％、Mo 2％，Ni 6％，Mn 2％，Al 0.2％，Ti0.1％，C 0.05％，N 0.08％，Si 0.06％，P 0.04％，S 0.035％，余量为Fe及不可避免的杂质；
(2)固溶热处理：将皮膜处理后的不锈钢丝在N2和H2的保护气氛下进行热处理，保护气氛的流量为1.5m3/h，热处理过程分为三段加热，热处理炉分为5个温区，其中，第一温区的温度为900±30℃，第二和三区的温度为950℃±30℃，第四和五区的温度为1000±20℃，不锈钢丝的线速度为5m/min；
(3)冷拉变形：对经热处理后的不锈钢丝进行两道次冷拉变形，第一道次冷拉过程中压缩率为65％，第二道次冷拉过程中压缩率为85％；
(4)在线光亮退火：将冷拉后的不锈钢丝放入管式炉中进行连续光亮退火，退火温度为1050±50℃，退火时不锈钢丝的线速度为15m/min。
实施例2
一种镜框用不锈钢丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)皮膜处理：采用皮膜剂对不锈钢线材进行在线皮膜处理，并烘干，其中，按质量百分含量计，不锈钢线材的组分包括Cr 18％、Mo 0.6％，Ni 10％，Mn 0.5％，Al 0.05％，Ti0.08％，C 0.05％，N 0.08％，Si 0.05％，P 0.035％，S 0.035％，余量为Fe及不可避免的杂质；
(2)固溶热处理：将皮膜处理后的不锈钢丝在N2和H2的保护气氛下进行热处理，保护气氛的流量为2.5m3/h，热处理过程分为八个温区，对不同温区采用分段加热，其中，第一温区的温度为900±30℃，第二温区的温度为950℃±30℃，第三至八温区的温度为1000±20℃，不锈钢丝的线速度为8m/min；
(3)冷拉变形：对经热处理后的不锈钢丝进行两道次冷拉变形，第一道次冷拉过程中压缩率为70％，第二道次冷拉过程中压缩率为65％；
(4)在线光亮退火：将冷拉后的不锈钢丝放入管式炉中进行连续光亮退火，退火温度为900±50℃，退火时不锈钢丝的线速度为10m/min。
实施例3
一种镜框用不锈钢丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)皮膜处理：采用皮膜剂对不锈钢线材进行在线皮膜处理，并烘干，其中，按质量百分含量计，不锈钢线材的组分包括Cr 16％、Mo 2％，Ni 8％，Mn 1％，Al 0.1％，Ti0.06％，C 0.05％，N 0.06％，Si 0.06％，P 0.04％，S 0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质；
(2)固溶热处理：将皮膜处理后的不锈钢丝在N2和H2的保护气氛下进行热处理，保护气氛的流量为2m3/h，热处理过程分为八个温区，对不同温区采用分段加热，其中，第一温区的温度为900±30℃，第二至五温区的温度为950℃±30℃，第三温区的温度为1000±20℃，不锈钢丝的线速度为6m/min；
(3)冷拉变形：对经热处理后的不锈钢丝进行两道次冷拉变形，第一道次冷拉过程中压缩率为65％，第二道次冷拉过程中压缩率为70％；
(4)在线光亮退火：将冷拉后的不锈钢丝放入管式炉中进行连续光亮退火，退火炉分为三个温区，其中第一温区的温度为900±30℃，第二温区的温度为950℃±30℃，第三温区的温度为1000±20℃，退火时不锈钢丝的线速度为15m/min。
实施例4
一种镜框用不锈钢丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)皮膜处理：采用皮膜剂对不锈钢线材进行在线皮膜处理，并烘干，其中，按质量百分含量计，不锈钢线材的组分包括Cr 16％、Mo 1％，Ni 10％，Mn 2％，Al 0.2％，Ti0.1％，C 0.05％，N 0.06％，Si 0.05％，P 0.03％，S 0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质；
(2)固溶热处理：将皮膜处理后的不锈钢丝在N2和H2的保护气氛下进行热处理，保护气氛的流量为2m3/h，热处理过程分为八个温区，对不同温区采用分段加热，其中，第一温区的温度为900±30℃，第二温区的温度为950℃±30℃，第三至八温区的温度为1000±20℃，不锈钢丝的线速度为6m/min；
(3)冷拉变形：对经热处理后的不锈钢丝进行两道次冷拉变形，第一道次冷拉过程中压缩率为70％，第二道次冷拉过程中压缩率为70％；
(4)在线光亮退火：将冷拉后的不锈钢丝放入管式炉中进行连续光亮退火，退火炉分为八个温区，其中第一温区的温度为900±30℃，第二温区的温度为950℃±30℃，第三至八温区的温度为1000±20℃，退火时不锈钢丝的线速度为12m/min。
截取实施例1-4制备的不锈钢丝，按照国标GB/T228.1-2010对其进行抗拉强度、屈服强度和延伸率的测试，按照GB/T10125-2012对其进行盐雾试验，实验条件为温度36℃、NaCl浓度53g/L、PH值7、试验周期144h，试验后判断外观是否有锈斑，质量是否有损失，将上述测试的结果记录在下表中。
Figure BDA0003749074570000081
根据表中数据及制备不锈钢丝时测试的一系列数据的情况发现，按照本发明的制备方法制备出的不锈钢丝可获得7级晶粒度，不锈钢丝的尺寸精度可控制在±0.01mm内，产品的抗拉强度范围在500～650N/mm2，屈服强度的范围为300～450N/mm2，延伸率的范围为45～60％，不锈钢丝无点腐蚀现象。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种镜框用不锈钢丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)皮膜处理：采用皮膜剂对不锈钢线材进行在线皮膜处理，并烘干；
(2)固溶热处理：将皮膜处理后的不锈钢丝在N2和H2的保护气氛下进行热处理，热处理时采用分段加热的方式，加热温度控制在850～1100℃，热处理时不锈钢丝的线速度为5～8m/min；
(3)冷拉变形：对经热处理后的不锈钢丝进行多道次冷拉变形，控制冷拉过程中总压缩率为65～80％；
(4)在线光亮退火：将冷拉后的不锈钢丝放入管式炉中进行连续光亮退火，退火时不锈钢丝的线速度为10～15m/min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按质量百分含量计，所述不锈钢丝的成分包括Cr 15～18％、Mo 0.6～2％，Ni 6～10％，Mn 0.5～2％，Al 0.05～0.2％，Ti≤0.1％，C≤0.05％，N≤0.08％，Si≤0.06％，P≤0.04％，S≤0.035％，余量为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在固溶热处理步骤中，保护气氛的流量为1.5～2.5m3/h，热处理温度为850～1050℃。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在固溶热处理步骤中，热处理过程采用三段加热的方式，其中，第一段的温度为900±30℃，第二段的温度为950℃±30℃，第三段的温度为1000±20℃。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在固溶热处理步骤中，热处理过程分为八个加热区，其中第一区的温度为900±30℃，第二区的温度为950℃±30℃，第三到八区的温度为1000±20℃。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述冷拉变形步骤中，所述冷拉变形分两次进行，控制第一次冷拉变形时的压缩率为65～70％，第二次冷拉变形时的压缩率为65～85％。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述在线光亮退火步骤中，退火过程采用分区加热的方式进行，其中，退火炉分为3～8个温区，第一温区的温度为900±30℃，第二区的温度为950℃±30℃，剩余温区的温度为1000±20℃。
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