CN115341154A - 一种高韧性、高强度缝纫机针 - Google Patents

一种高韧性、高强度缝纫机针 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高韧性、高强度缝纫机针，涉及缝纫技术领域，按重量百分比计由以下成分制成：C：0.163‑0.175％、Si：0.15‑0.2％、Mo：0.06‑0.08、Cr：0.12‑0.16％、V：0.11‑0.15％、Ni：0.05‑0.08％、N：0.001‑0.002％，稀土元素0.03‑0.06％，其余为铁；本发明制备缝纫机针具有优异的强度和较高的韧性，本发明通过加工工程中进行的热轧处理，能够使得变形铁素体颗粒发生回复再结晶，从而促使超细晶铁素体数量的增加，超细晶铁素体能够组成均匀的组织，与其它结构相结合，微观组织结构得到明显的改善，从而大幅度的改善了缝纫机针的韧性。

Description

一种高韧性、高强度缝纫机针
技术领域
本发明属于缝纫技术领域，特别是一种高韧性、高强度缝纫机针。
背景技术
缝纫机的机针又称缝针、车针，是缝纫机的重要组成附件，大部分缝制品企业用的是高速机针，在缝纫机的高速运转下，机针会不同程度地收到磨损，影响使用寿命，且有不少缝制品是新型的防水材料及化学合成纤维材料，因而要求机针必须耐高温。
缝制过程中，为了达到机针与缝料、缝线的理想配合，必须选择合适的机针。机针的类型由缝纫机型号规格和缝制面料的性质材料来决定。机器的工作性质决定着机针的选用，不同性质的机器要配备不同型号规格的机针。不论哪种型号的机器，缝制过程中都要根据缝料的性质和厚薄选好机针的规格，即针号。一般地说，供纺织品及针织品用的机针，其针尖均磨成圆锥形，缝纫皮革及其相似的缝料时则采用特殊形状针尖，如矛尖、菱尖、反捻尖等，目的是增加机针强度，取得良好的缝纫效果。
现有技术，申请号201711218524.8，本发明涉及一种缝纫机机针及其制备方法，属于合金材料领域。所述缝纫机机针的成分及其质量百分比为：C：0.28～0.52％，Cr：10～18％，Ni：0.07～0.65％，B：0.17～0.35％，V：0.1～2.8％，N：0.2～3.0％，Nb：0.2～2.6％，K：1.6～5.0％，W：2.2～4.2％，Os：1.8～3.2％，余量为Fe。按成分配比称取原料，将称量好的原料加热融化，浇铸得铸坯，铸坯经冷锻、切磨后，加热至900～1100℃，保温2～5h，随后降至-80～-120℃，保持温度加电脉冲处理，制得缝纫机机针成品。”现有技术中采用的缝纫机的机针的韧性较低，在工作时，容易断裂，造成对布料的损坏。
因此，需要对现有技术进行进一步的改善。
发明内容
本发明的目的是提供一种高韧性、高强度缝纫机针，以解决现有技术中的不足。
本发明采用的技术方案如下：
一种高韧性、高强度缝纫机针，按重量百分比计由以下成分制成：C：0.163-0.175％、Si：0.15-0.2％、Mo：0.06-0.08、Cr：0.12-0.16％、V：0.11-0.15％、Ni：0.05-0.08％、N：0.001-0.002％，稀土元素0.03-0.06％，其余为铁。
作为进一步的技术方案：所述Mo与Cr质量比为1:2。
作为进一步的技术方案：所述稀土元素为铼与铈混合。
作为进一步的技术方案：所述铼与铈混合质量比为3:1。
一种高韧性、高强度缝纫机针的制备方法，包括以下步骤：
(1)按各组分重量百分比进行配料，然后再将配好的原料依次添加到电弧炉中进行熔融；
(2)向熔融的料液中添加复配除渣剂进行精炼处理，将精炼后的料液进行浇注，脱模，得到铸坯；
(3)将铸坯置于电阻炉中进行加热处理，以10℃/s的加热速率加热温度至1100-1300℃，保温1-1.5小时，然后再调节温度至1000-1080℃，继续保温4-5小时；
(4)将上述经过加热处理后的铸坯温度调节至880-920℃，保温锻造处理；
(5)将经过锻造处理后的铸坯再进行二次加热保温处理，其中，二次加热保温处理的温度为700-750℃，二次加热处理的保温时间为3-5小时，然后自然冷却至室温；
(6)将经过二次热处理后的铸坯进行热轧处理，经过热轧处理后，再进行切割，打磨，再进行检测合格后，得到缝纫机针。
作为进一步的技术方案：所述复配除渣剂为改性珍珠岩；
所述改性珍珠岩制备方法为:
将珍珠岩按1:10质量比例采用硝酸溶液浸泡搅拌处理30min，然后再添加硅酸钠，继续搅拌处理20min，然后进行过滤，洗涤至中性，然后再置于550℃下煅烧处理20min，自然冷至室温，即得；
所述硝酸溶液质量分数为5.5％；
其中，硝酸溶液浸泡温度为80℃；
浸泡搅拌转速为150r/min；
所述硅酸钠添加量为珍珠岩质量的2.5％。
作为进一步的技术方案：所述复配除渣剂添加量占料液的质量分数为1.2-1.6％。
作为进一步的技术方案：所述锻造处理为：
始锻温度为1120℃，镦至铸坯的原来高度的三分之二，再拔至铸坯的原高度；
回炉加热温度为1060℃，再进行镦至铸坯的原来高度的一半，再拔至铸坯的原高度。
作为进一步的技术方案：所述热轧处理为：
对铸坯先进行粗轧处理，再经过粗轧后，再进行精轧处理；
其中，粗轧开轧的温度设置为1120-1150℃，终轧的温度设为为1000-1060℃；
精轧开轧的温度设置为820-850℃，终轧的温度设置为600-650℃。
作为进一步的技术方案：所述检测为对产品进行超声波探伤处理。
通过控制Mo与Cr的比值，能够促进碳化物沿晶界析出的数量，从而提高间隙各原子之间的结合度，能够减弱碳化物析出倾向，从而大幅度的提高缝纫机针的韧性。
通过控制铼与铈混合质量比，能够增强缝纫机针的耐腐蚀性能，这是由于通过添加铼与铈，不仅能够提高晶界结合力，而且能够抑制碳氮化物沿晶界析出，同时可以提高N的固溶度，增强N的强化效果；而随着N元素会增加基体中的氮化物的析出趋势也会增强，消弱抗晶间腐蚀性能，从而使得制备的缝纫机具有良好的抗腐蚀性和较强的韧性。
本发明通过引入一定量的硅，硅能够固溶于缝纫机针中，起显著的固溶强化作用，而硅元素在贝氏体转变过程中强烈抑制碳化物沿晶界析出的特点，能够进一步的增加晶界结合力，提高缝纫机针的韧性，并企鹅能够进一步的提高缝纫机针的耐磨性。
本发明通过在缝纫机针制备中引入一定量的氮，通过引入的氮，能够进行结合碳原子，进而弥散析出一定量的固体颗粒，而这些固体颗粒在进行热处理时，会起到阻止晶粒粗化的作用，能够减少粗大柱状组织和带状组织形成，从而获得更精细的晶粒组织，且晶粒组织均匀取向，获得独特的组织结构，进而能够显著的改善缝纫机针的综合性能。
通过引入本发明制备的复配除渣剂，能够有效的改善缝纫机针的组织结构，提高组织致密度，同时，对有害元素的去除效率较高。
有益效果：
本发明制备缝纫机针具有优异的强度和较高的韧性，本发明通过加工工程中进行的热轧处理，能够使得变形铁素体颗粒发生回复再结晶，从而促使超细晶铁素体数量的增加，超细晶铁素体能够组成均匀的组织，与其它结构相结合，微观组织结构得到明显的改善，从而大幅度的改善了缝纫机针的韧性。
附图说明
图1是对比不同Mo与Cr质量比对缝纫机针冲击韧性的影响图。
具体实施方式
实施例1
一种高韧性、高强度缝纫机针，按重量百分比计由以下成分制成：C：0.163％、Si：0.15％、Mo：0.06％、Cr：0.12％、V：0.11％、Ni：0.05-0.08％、N：0.001％，稀土元素0.03％，其余为铁。
所述Mo与Cr质量比为1:2。
所述稀土元素为铼与铈混合。
所述铼与铈混合质量比为3:1。
一种高韧性、高强度缝纫机针的制备方法，包括以下步骤：
(1)按各组分重量百分比进行配料，然后再将配好的原料依次添加到电弧炉中进行熔融；
(2)向熔融的料液中添加复配除渣剂进行精炼处理，将精炼后的料液进行浇注，脱模，得到铸坯；
(3)将铸坯置于电阻炉中进行加热处理，以10℃/s的加热速率加热温度至1100℃，保温1小时，然后再调节温度至1000℃，继续保温4小时；
(4)将上述经过加热处理后的铸坯温度调节至880℃，保温锻造处理；
(5)将经过锻造处理后的铸坯再进行二次加热保温处理，其中，二次加热保温处理的温度为700℃，二次加热处理的保温时间为3小时，然后自然冷却至室温；
(6)将经过二次热处理后的铸坯进行热轧处理，经过热轧处理后，再进行切割，打磨，再进行检测合格后，得到缝纫机针。
所述复配除渣剂为改性珍珠岩；
所述改性珍珠岩制备方法为:
将珍珠岩按1:10质量比例采用硝酸溶液浸泡搅拌处理30min，然后再添加硅酸钠，继续搅拌处理20min，然后进行过滤，洗涤至中性，然后再置于550℃下煅烧处理20min，自然冷至室温，即得；
所述硝酸溶液质量分数为5.5％；
其中，硝酸溶液浸泡温度为80℃；
浸泡搅拌转速为150r/min；
所述硅酸钠添加量为珍珠岩质量的2.5％。
所述复配除渣剂添加量占料液的质量分数为1.2％。
所述锻造处理为：
始锻温度为1120℃，镦至铸坯的原来高度的三分之二，再拔至铸坯的原高度；
回炉加热温度为1060℃，再进行镦至铸坯的原来高度的一半，再拔至铸坯的原高度。
所述热轧处理为：
对铸坯先进行粗轧处理，再经过粗轧后，再进行精轧处理；
其中，粗轧开轧的温度设置为1120℃，终轧的温度设为为1000℃；
精轧开轧的温度设置为820℃，终轧的温度设置为600℃。
所述检测为对产品进行超声波探伤处理。
实施例2
一种高韧性、高强度缝纫机针，按重量百分比计由以下成分制成：C：0.170％、Si：0.17％、Mo：0.07％、Cr：0.14％、V：0.13％、Ni：0.07％、N：0.0012％，稀土元素0.04％，其余为铁。
所述Mo与Cr质量比为1:2。
所述稀土元素为铼与铈混合。
所述铼与铈混合质量比为3:1。
一种高韧性、高强度缝纫机针的制备方法，包括以下步骤：
(1)按各组分重量百分比进行配料，然后再将配好的原料依次添加到电弧炉中进行熔融；
(2)向熔融的料液中添加复配除渣剂进行精炼处理，将精炼后的料液进行浇注，脱模，得到铸坯；
(3)将铸坯置于电阻炉中进行加热处理，以10℃/s的加热速率加热温度至1200℃，保温1.1小时，然后再调节温度至1020℃，继续保温4.5小时；
(4)将上述经过加热处理后的铸坯温度调节至910℃，保温锻造处理；
(5)将经过锻造处理后的铸坯再进行二次加热保温处理，其中，二次加热保温处理的温度为710℃，二次加热处理的保温时间为4小时，然后自然冷却至室温；
(6)将经过二次热处理后的铸坯进行热轧处理，经过热轧处理后，再进行切割，打磨，再进行检测合格后，得到缝纫机针。
所述复配除渣剂为改性珍珠岩；
所述改性珍珠岩制备方法为:
将珍珠岩按1:10质量比例采用硝酸溶液浸泡搅拌处理30min，然后再添加硅酸钠，继续搅拌处理20min，然后进行过滤，洗涤至中性，然后再置于550℃下煅烧处理20min，自然冷至室温，即得；
所述硝酸溶液质量分数为5.5％；
其中，硝酸溶液浸泡温度为80℃；
浸泡搅拌转速为150r/min；
所述硅酸钠添加量为珍珠岩质量的2.5％。
所述复配除渣剂添加量占料液的质量分数为1.4％。
所述锻造处理为：
始锻温度为1120℃，镦至铸坯的原来高度的三分之二，再拔至铸坯的原高度；
回炉加热温度为1060℃，再进行镦至铸坯的原来高度的一半，再拔至铸坯的原高度。
所述热轧处理为：
对铸坯先进行粗轧处理，再经过粗轧后，再进行精轧处理；
其中，粗轧开轧的温度设置为1130℃，终轧的温度设为为1020℃；
精轧开轧的温度设置为840℃，终轧的温度设置为630℃。
所述检测为对产品进行超声波探伤处理。
实施例3
一种高韧性、高强度缝纫机针，按重量百分比计由以下成分制成：C：0.169％、Si：0.18％、Mo：0.07％、Cr：0.15％、V：0.12％、Ni：0.06％、N：0.0015％，稀土元素0.05％，其余为铁。
所述Mo与Cr质量比为1:2。
所述稀土元素为铼与铈混合。
所述铼与铈混合质量比为3:1。
一种高韧性、高强度缝纫机针的制备方法，包括以下步骤：
(1)按各组分重量百分比进行配料，然后再将配好的原料依次添加到电弧炉中进行熔融；
(2)向熔融的料液中添加复配除渣剂进行精炼处理，将精炼后的料液进行浇注，脱模，得到铸坯；
(3)将铸坯置于电阻炉中进行加热处理，以10℃/s的加热速率加热温度至1150℃，保温1.2小时，然后再调节温度至1050℃，继续保温4.5小时；
(4)将上述经过加热处理后的铸坯温度调节至890℃，保温锻造处理；
(5)将经过锻造处理后的铸坯再进行二次加热保温处理，其中，二次加热保温处理的温度为720℃，二次加热处理的保温时间为4小时，然后自然冷却至室温；
(6)将经过二次热处理后的铸坯进行热轧处理，经过热轧处理后，再进行切割，打磨，再进行检测合格后，得到缝纫机针。
所述复配除渣剂为改性珍珠岩；
所述改性珍珠岩制备方法为:
将珍珠岩按1:10质量比例采用硝酸溶液浸泡搅拌处理30min，然后再添加硅酸钠，继续搅拌处理20min，然后进行过滤，洗涤至中性，然后再置于550℃下煅烧处理20min，自然冷至室温，即得；
所述硝酸溶液质量分数为5.5％；
其中，硝酸溶液浸泡温度为80℃；
浸泡搅拌转速为150r/min；
所述硅酸钠添加量为珍珠岩质量的2.5％。
所述复配除渣剂添加量占料液的质量分数为1.5％。
所述锻造处理为：
始锻温度为1120℃，镦至铸坯的原来高度的三分之二，再拔至铸坯的原高度；
回炉加热温度为1060℃，再进行镦至铸坯的原来高度的一半，再拔至铸坯的原高度。
所述热轧处理为：
对铸坯先进行粗轧处理，再经过粗轧后，再进行精轧处理；
其中，粗轧开轧的温度设置为1140℃，终轧的温度设为为1030℃；
精轧开轧的温度设置为840℃，终轧的温度设置为620℃。
所述检测为对产品进行超声波探伤处理。
实施例4
一种高韧性、高强度缝纫机针，按重量百分比计由以下成分制成：C：0.175％、Si：0.2％、Mo：0.08％、Cr：0.16％、V：0.15％、Ni：0.08％、N：0.002％，稀土元素0.06％，其余为铁。
所述Mo与Cr质量比为1:2。
所述稀土元素为铼与铈混合。
所述铼与铈混合质量比为3:1。
一种高韧性、高强度缝纫机针的制备方法，包括以下步骤：
(1)按各组分重量百分比进行配料，然后再将配好的原料依次添加到电弧炉中进行熔融；
(2)向熔融的料液中添加复配除渣剂进行精炼处理，将精炼后的料液进行浇注，脱模，得到铸坯；
(3)将铸坯置于电阻炉中进行加热处理，以10℃/s的加热速率加热温度至1300℃，保温1.5小时，然后再调节温度至1080℃，继续保温5小时；
(4)将上述经过加热处理后的铸坯温度调节至920℃，保温锻造处理；
(5)将经过锻造处理后的铸坯再进行二次加热保温处理，其中，二次加热保温处理的温度为750℃，二次加热处理的保温时间为5小时，然后自然冷却至室温；
(6)将经过二次热处理后的铸坯进行热轧处理，经过热轧处理后，再进行切割，打磨，再进行检测合格后，得到缝纫机针。
所述复配除渣剂为改性珍珠岩；
所述改性珍珠岩制备方法为:
将珍珠岩按1:10质量比例采用硝酸溶液浸泡搅拌处理30min，然后再添加硅酸钠，继续搅拌处理20min，然后进行过滤，洗涤至中性，然后再置于550℃下煅烧处理20min，自然冷至室温，即得；
所述硝酸溶液质量分数为5.5％；
其中，硝酸溶液浸泡温度为80℃；
浸泡搅拌转速为150r/min；
所述硅酸钠添加量为珍珠岩质量的2.5％。
所述复配除渣剂添加量占料液的质量分数为1.6％。
所述锻造处理为：
始锻温度为1120℃，镦至铸坯的原来高度的三分之二，再拔至铸坯的原高度；
回炉加热温度为1060℃，再进行镦至铸坯的原来高度的一半，再拔至铸坯的原高度。
所述热轧处理为：
对铸坯先进行粗轧处理，再经过粗轧后，再进行精轧处理；
其中，粗轧开轧的温度设置为1150℃，终轧的温度设为为1060℃；
精轧开轧的温度设置为850℃，终轧的温度设置为650℃。
所述检测为对产品进行超声波探伤处理。
对比例1：与实施例1区别为不添加复配除渣剂；
对比例2：与实施例1区别为不经过热轧处理；
实验
耐腐蚀性能测试，参照(TB/T2375-93)进行72h的周期侵润循环腐蚀实验，通过计算样品单位面积额腐蚀失重量求得平均腐蚀速率：
表1
腐蚀速率/mg/cm<sup>2</sup>·h
实施例1 0.065
实施例2 0.061
实施例3 0.064
实施例4 0.066
对比例1 0.0512
对比例2 0.0557
由表1可以看出，本发明制备的高韧性、高强度缝纫机针具有优异的耐腐蚀性能。
磨损试验：
对实施例与对比例试样进行磨损性能检测，转速100r/min，载荷450N，摩擦时间60min；
表2
Figure BDA0003855901110000101
Figure BDA0003855901110000111
由表2可以看出，本发明缝纫机针具有优异的耐磨性能，通过提高缝纫机的耐磨性能，能够显著的延迟缝纫机针的使用寿命。
对实施例与对比例试样进行力学性能检测，参照GB/T 229—2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》标准中的规定进行；
表3
冲击功/J
实施例1 412
实施例2 416
实施例3 413
实施例4 411
对比例1 368
对比例2 324
由表3可以看出，本发明制备的缝纫机针具有优异的冲击韧性。
以实施例1为基础试样，对比不同Mo与Cr质量比对缝纫机针冲击韧性的影响，如图1。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高韧性、高强度缝纫机针，其特征在于：按重量百分比计由以下成分制成：C：0.163-0.175％、Si：0.15-0.2％、Mo：0.06-0.08、Cr：0.12-0.16％、V：0.11-0.15％、Ni：0.05-0.08％、N：0.001-0.002％，稀土元素0.03-0.06％，其余为铁。
2.根据权利要求1所述的一种高韧性、高强度缝纫机针，其特征在于：所述Mo与Cr质量比为1:2。
3.根据权利要求1所述的一种高韧性、高强度缝纫机针，其特征在于：所述稀土元素为铼与铈混合。
4.根据权利要求3所述的一种高韧性、高强度缝纫机针，其特征在于：所述铼与铈混合质量比为3:1。
5.根据权利要求4所述的一种高韧性、高强度缝纫机针的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按各组分重量百分比进行配料，然后再将配好的原料依次添加到电弧炉中进行熔融；
(2)向熔融的料液中添加复配除渣剂进行精炼处理，将精炼后的料液进行浇注，脱模，得到铸坯；
(3)将铸坯置于电阻炉中进行加热处理，以10℃/s的加热速率加热温度至1100-1300℃，保温1-1.5小时，然后再调节温度至1000-1080℃，继续保温4-5小时；
(4)将上述经过加热处理后的铸坯温度调节至880-920℃，保温锻造处理；
(5)将经过锻造处理后的铸坯再进行二次加热保温处理，其中，二次加热保温处理的温度为700-750℃，二次加热处理的保温时间为3-5小时，然后自然冷却至室温；
(6)将经过二次热处理后的铸坯进行热轧处理，经过热轧处理后，再进行切割，打磨，再进行检测合格后，得到缝纫机针。
6.根据权利要求5所述的一种高韧性、高强度缝纫机针的制备方法，其特征在于：所述复配除渣剂为改性珍珠岩；
所述改性珍珠岩制备方法为:
将珍珠岩按1:10质量比例采用硝酸溶液浸泡搅拌处理30min，然后再添加硅酸钠，继续搅拌处理20min，然后进行过滤，洗涤至中性，然后再置于550℃下煅烧处理20min，自然冷至室温，即得；
所述硝酸溶液质量分数为5.5％；
其中，硝酸溶液浸泡温度为80℃；
浸泡搅拌转速为150r/min；
所述硅酸钠添加量为珍珠岩质量的2.5％。
7.根据权利要求6所述的一种高韧性、高强度缝纫机针的制备方法，其特征在于：所述复配除渣剂添加量占料液的质量分数为1.2-1.6％。
8.根据权利要求7所述的一种高韧性、高强度缝纫机针的制备方法，其特征在于：所述锻造处理为：
始锻温度为1120℃，镦至铸坯的原来高度的三分之二，再拔至铸坯的原高度；
回炉加热温度为1060℃，再进行镦至铸坯的原来高度的一半，再拔至铸坯的原高度。
9.根据权利要求8所述的一种高韧性、高强度缝纫机针的制备方法，其特征在于：所述热轧处理为：
对铸坯先进行粗轧处理，再经过粗轧后，再进行精轧处理；
其中，粗轧开轧的温度设置为1120-1150℃，终轧的温度设为为1000-1060℃；
精轧开轧的温度设置为820-850℃，终轧的温度设置为600-650℃。
10.根据权利要求1所述的一种高韧性、高强度缝纫机针的制备方法，其特征在于：所述检测为对产品进行超声波探伤处理。
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