CN115710678A - 一种17-7ph不锈钢弹簧钢丝的制备方法及钢丝 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种17‑7PH不锈钢弹簧钢丝的制备方法及钢丝，包括以下步骤：所述方法包括如下步骤：挑选不锈钢盘条、粗抽、固溶处理和细抽；其中：S1盘条化学成分组成包括C≤0.09%、Mn≤1.0%、Ni 6.5%～8.50%、Cr16.00%～18.00%、Al 0.75～1.50%；盘条拉拔时，盘条拉拔总减面率不超过75%，单道次减面率不能超过26%，道次减面率递减；固溶处理温度为1100~1120℃；热处理控制DV值25‑28 mm×m/min；中间线拉拔时，中间线拉拔总减面率不能超过85%，单道次减面率不能超过26%。本发明可有效解决钢丝易产生纵裂纹，并能提高弹簧线强度及韧性。

Description

一种17-7PH不锈钢弹簧钢丝的制备方法及钢丝
技术领域
本发明涉及金属线材生产加工技术领域，具体涉及一种17-7PH不锈钢弹簧钢丝的制备方法及钢丝。
背景技术
17-7PH（0Cr17Ni7Al）是沉淀硬化不锈钢的典型牌号，具有较好的抗点蚀能力、良好的抗晶间腐蚀性能、较高的强度、硬度及良好的塑性，综合性能比奥氏体不锈钢06Cr19Ni10、12Cr18Ni9优越。多被用于350℃以下服役的构件，如弹簧、压力容器、飞机蒙皮、飞机结构件、导弹压力容器等。但17-7PH沉淀硬化不锈钢目前无论在热加工或冷加工都存在很大的困难，这种困难主要表现在生产工艺不正确时严重降低材料的塑性，钢丝和弹簧易产生纵长裂纹。
不锈钢弹簧钢丝的生产工艺：1)冷拔：采用拉丝机通过模具拉拔到规定的规格；2）热处理：中间热处理采用气氛保护炉固溶处理；3）酸洗：采用H2SO4酸洗；4）表面处理：采用硫酸盐进行涂层烘干。
现有工艺下的钢丝易产生纵裂纹、强度不稳定及韧性差。其主要原因是马氏体相变和时效处理构成沉积硬化相是0Cr17Ni7Al不锈钢主要强化手段，而0Cr17Ni7Al本身属于亚稳定奥氏体不锈钢，在冷加工变形过程中易发生马氏体相变，同时在400-500℃时，该材料可能会出现沉积硬化相。而马氏体含量过高及沉积硬化相会导致材料脆性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种17-7PH不锈钢弹簧钢丝的制备方法，可有效解决钢丝易产生纵裂纹，并能提高弹簧线强度及韧性。
本发明的目的是这样实现的：
一种17-7PH不锈钢弹簧钢丝的制备方法，包括以下步骤：
S1：挑选不锈钢盘条：化学成分组成：C ≤0.09%、Si≤1.00%、Mn ≤1.0%、P≤0.040%、S≤0.030%、Ni 6.5%～8.50%、Cr16.00%～18.00%、Al 0.75～1.50%。
S2：皮膜处理，将不锈钢盘条浸没在皮膜处理槽中，皮膜处理液的浓度为15～21wt%，溶液温度为70～90℃，浸泡时间为20～30min；浸泡后取出烘干，烘干温度为180～230℃、烘干时间为100～150min。
S3：粗抽，通过放线架将不锈钢盘条通过直进式拉丝机进行拉丝处理，模盒冷却水温为25~35℃。
S4：电解清洗，电解酸洗槽中不锈钢丝做阳极、铅板做阴极、稀硫酸溶液为电解液，通过电解酸洗及水漂洗将钢丝表面残留的润滑粉去除。
S5：固溶处理，通过被动放线装置将半成品不锈钢丝通过管式连退炉进行固溶处理，固溶处理温度为1080-1150℃、保护气为N2+H2；通过水冷槽冷却；热处理时间控制DV值25-28mm×m/min（其中D代表钢丝直径，v代表线速）；
S6：细抽，通过放线架将固溶处理后的中间线通过直进式拉丝机进行拉丝处理，模盒冷却水温为25~35℃。
S7:根据成品规格，重复S4-S6
S8：包装，将拉拔后的不锈钢丝进行包装处理。
作为优选，S1中盘条为固溶酸洗，C 0.07%～0.09%、Mn 0.7%～1.0%、Ni 7.00%～8.50%、Al 0.90～1.50%。
作为优选，S3中盘条拉拔时，盘条拉拔总减面率不超过75%，单道次减面率不能超过26%，道次减面率递减。
作为优选，S6中中间线拉拔时，中间线拉拔总减面率不能超过85%，单道次减面率不能超过26%，道次减面率递减。
作为优选，S5中的固溶处理温度在1100~1120℃。
作为优选，首道次拉拔进线温度不超过室温。
作为优选，拉拔过程中，控制模盒冷却水温为30℃。
本发明的有益效果是：
本发明通过控制盘条化学成分、拉拔总减面率、首道拉拔减面率、提高固溶温度、提高固溶速度和缩短热处理时间（即控制DV值），解决现有工艺下的钢丝易产生纵裂纹、强度不稳定及韧性差的问题。
本发明方法制备的17-7PH不锈钢弹簧钢丝，强度偏差小、强度稳定性好；单项扭转次数高、产品韧性好；表观方面无纵向裂纹。
附图说明
图1为对比例1制备的17-7PH不锈钢弹簧钢丝的电镜图。
图2为本发明实施例1制备的17-7PH不锈钢弹簧钢丝的电镜图。
具体实施方式
实施例1：
一种17-7PH不锈钢弹簧钢丝的制备方法，钢丝规格φ0.45mm。
S1：挑选不锈钢盘条：选盘条规格为φ5.5mm，交货状态为HRAP，化学成分如下：C0.08%、Si 0.45%、Mn 0.78%、P 0.025%、Ni 7.70%、Cr 16.38%、Al 1.02%。
S2：皮膜处理，将不锈钢盘条浸没在皮膜处理槽中，皮膜处理液的浓度为18wt%，溶液温度为80℃，浸泡时间为25min；浸泡后取出烘干，烘干温度为200℃、烘干时间为120min。
S3：粗抽，通过放线架将不锈钢盘条通过直进式拉丝机进行拉丝处理，模盒冷却水温为30℃，粗抽将φ5.5mm拉拔至φ2.80mm，拉拔总减面率74.1%,拉拔道次共6道，首道次减面率25.4%；
S4：电解清洗，电解酸洗槽中不锈钢丝做阳极、铅板做阴极、稀硫酸溶液为电解液，通过电解酸洗及水漂洗将钢丝表面残留的润滑粉去除。
S5：固溶处理，通过被动放线装置将φ2.8中间线通过管式连退炉进行固溶处理，固溶处理温度为1100℃、保护气为N2+H2；通过水冷槽冷却；热处理控制DV值25mm×m/min（其中D代表钢丝直径，v代表线速）；
S6：细抽，将φ2.80mm拉拔至φ1.1mm，拉拔总减面率84.57%，拉拔道次8道，首道次减面率26%，模盒冷却水温为30℃。
S7：固溶处理，φ1.1mm中间线固溶热处理温度1120℃，热处理时间31S；
S8：细抽，将φ1.1mm拉拔至φ0.45mm，拉拔总减面率83.3%，拉拔道次8道，首道次减面率25.41%。
S9：包装，将拉拔后的不锈钢丝进行包装处理。
制备的成品电镜图参见图2。
实施例2：
一种17-7PH不锈钢弹簧钢丝的制备方法，钢丝规格φ0.45mm。
S1：挑选不锈钢盘条：选盘条规格为φ5.5mm，交货状态为HRAP，化学成分如下：C0.08%、Si 0.43%、Mn 0.78%、P 0.026%、Ni 7.34%、Cr 16.35%、Al 1.05%。
S2：皮膜处理，将不锈钢盘条浸没在皮膜处理槽中，皮膜处理液的浓度为18wt%，溶液温度为80℃，浸泡时间为25min；浸泡后取出烘干，烘干温度为200℃、烘干时间为120min。
S3：粗抽，通过放线架将不锈钢盘条通过直进式拉丝机进行拉丝处理，模盒冷却水温为30℃，粗抽将φ5.5mm拉拔至φ2.80mm，拉拔总减面率74.1%,拉拔道次共7道，首道次减面率20.63%；
S4：电解清洗，电解酸洗槽中不锈钢丝做阳极、铅板做阴极、稀硫酸溶液为电解液，通过电解酸洗及水漂洗将钢丝表面残留的润滑粉去除。
S5：固溶处理，通过被动放线装置将φ2.8mm中间线通过管式连退炉进行固溶处理，固溶处理温度为1100℃、保护气为N2+H2；通过水冷槽冷却；热处理时间控制DV值28mm×m/min（其中D代表钢丝直径，v代表线速）；
S6：细抽，将φ2.80mm拉拔至φ1.1mm，拉拔总减面率84.57%，拉拔道次9道，首道次减面率22.18%，模盒冷却水温为30℃。
S7：固溶处理，φ1.1mm中间线固溶热处理温度1120℃，热处理时间控制DV值28mm×m/min（其中D代表钢丝直径，v代表线速）；
S8：细抽，将φ1.1mm拉拔至φ0.45mm，拉拔总减面率83.3%，拉拔道次9道，首道次减面率22.38%。
S9：包装，将拉拔后的不锈钢丝进行包装处理。
对比例1：
钢丝规格φ0.45mm，盘条规格为φ5.5mm，交货状态为HRP；
化学成分如下：C 0.089%、Si 0.57%、Mn 0.85%、P 0.027%、S 0.001%、Ni 7.28%、Cr16.33%、Al 0.939%。
粗抽，将φ5.5mm拉拔至φ2.55mm，拉拔总减面率78.5%,拉拔道次共5道，首道次减面率33%；
固溶处理，φ2.55mm中间线固溶热处理温度1070℃，热处理时间控制DV值18mm×m/min（其中D代表钢丝直径，v代表线速）；
细抽，将φ2.55mm拉拔至φ1.1mm，拉拔总减面率81.4%，拉拔道次7道，首道次减面率35%；
固溶处理，φ1.1mm中间线固溶热处理温度1100℃，热处理时间控制DV值20mm×m/min（其中D代表钢丝直径，v代表线速）；
细抽，将φ1.1mm拉拔至φ0.45mm，拉拔总减面率83.3%，拉拔道次8道，首道次减面率33%。
其余步骤与实施例1相同。
制备的成品电镜图参见图1。
对比例2：
钢丝规格φ0.45mm，盘条规格为φ5.5mm，交货状态为HRAP；
化学成分如下：C 0.088%、Si 0.57%、Mn 0.85%、P 0.027%、S 0.001%、Ni 7.48%、Cr16.33%、Al 0.939%。
粗抽，将φ5.5mm拉拔至φ2.40，拉拔总减面率80.97%,拉拔道次共5道，首道次减面率33%；
固溶处理，φ2.4中间线固溶热处理温度1070℃，热处理时间控制DV值25mm×m/min（其中D代表钢丝直径，v代表线速）；
细抽，将φ2.4拉拔至φ1.1mm，拉拔总减面率80%，拉拔道次7道，首道次减面率35%；
固溶处理，φ1.1mm中间线固溶热处理温度1100℃，热处理时间控制DV值28mm×m/min（其中D代表钢丝直径，v代表线速）；
细抽，将φ1.1mm拉拔至φ0.45mm，拉拔总减面率83.3%，拉拔道次9道，首道次减面率34.8%。
对比例3：
钢丝规格φ0.45mm，盘条规格为φ5.5mm，交货状态为HRP；
化学成分如下：C 0.088%、Si 0.57%、Mn 0.83%、P 0.026%、S 0.001%、Ni 7.58%、Cr16.33%、Al 0.939%。
粗抽，通过放线架将不锈钢盘条通过直进式拉丝机进行拉丝处理，模盒冷却水温为30℃，粗抽将φ5.5mm拉拔至φ2.80mm，拉拔总减面率74.1%,拉拔道次共6道，首道次减面率25.4%；
固溶处理，通过被动放线装置将φ2.8中间线通过管式连退炉进行固溶处理，固溶处理温度为1100℃、保护气为N2+H2；通过水冷槽冷却；热处理时间控制DV值25mm×m/min（其中D代表钢丝直径，v代表线速）；
细抽，将φ2.80mm拉拔至φ1.1mm，拉拔总减面率84.57%，拉拔道次8道，首道次减面率26%，模盒冷却水温为30℃。
固溶处理，φ1.1mm中间线固溶热处理温度1120℃，热处理时间控制DV值28mm×m/min（其中D代表钢丝直径，v代表线速）；
细抽，将φ1.1mm拉拔至φ0.45mm，拉拔总减面率83.3%，拉拔道次8道，首道次减面率25.41%。
其余步骤与实施例1相同。
将实施例1-2与对比例1-3制作的Φ0.45MM规格17-7PH不锈钢弹簧钢丝性能对比，对比结果见下表。
项目 实施例1 实施例2 对比例1 对比例2 对比例3
Rm/MPa 1970-2017 1984-2030 1899-2090 1832-1975 1883-2076
强度偏差/MPa 47 46 191 143 193
单向扭转（次） 21 18 15 13 14
表观 无裂纹 无裂纹 有纵向裂纹 无裂纹 有纵向裂纹
从对比表可知，本发明方法制备的17-7PH不锈钢弹簧钢丝，强度偏差小，强度稳定性好；单项扭转次数高，产品韧性好；表观方面无纵向裂纹。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种17-7PH不锈钢弹簧钢丝的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1挑选不锈钢盘条、S2皮膜处理、S3粗抽、S4电解清洗、S5固溶处理和S6细抽，根据成品规格，重复S4-S6工序；
其中：S1盘条化学成分组成包括C ≤0.09%、Si≤1.00%、Mn ≤1.0%、P≤0.040%、S≤0.030%、Ni 6.5%～8.50%、Cr16.00%～18.00%、Al 0.75～1.50%；
S3粗抽工序：盘条拉拔时，盘条拉拔总减面率不超过75%，单道次减面率不能超过26%，道次减面率递减；
S5固溶处理工序：固溶处理温度为1080~1150℃；热处理控制DV值25-28mm×m/min；
S6细抽工序：中间线拉拔时，中间线拉拔总减面率不能超过85%，单道次减面率不能超过26%，道次减面率递减。
2.根据权利要求1所述的一种17-7PH不锈钢弹簧钢丝的制备方法，其特征在于：所述皮膜处理，将不锈钢盘条浸没在皮膜处理槽中，皮膜处理液的浓度为15～21wt%，溶液温度为70～90℃，浸泡时间为20～30min；浸泡后取出烘干，烘干温度为180～230℃、烘干时间为100～150min。
3.根据权利要求1所述的一种17-7PH不锈钢弹簧钢丝的制备方法，其特征在于：盘条化学成分组成包括C 0.07%～0.09%、Mn 0.7%～1.0%、Ni 7.00%～8.50%、Al 0.90～1.50%。
4.根据权利要求1所述的一种17-7PH不锈钢弹簧钢丝的制备方法，其特征在于：S5固溶处理工序：固溶处理温度为1100~1120℃。
5.根据权利要求1所述的一种17-7PH不锈钢弹簧钢丝的制备方法，其特征在于：首道次拉拔进线温度不超过室温。
6.根据权利要求1所述的一种17-7PH不锈钢弹簧钢丝的制备方法，其特征在于：拉拔过程中，模盒冷却水温为25~35℃。
7.基于权利要求1-6之一所述的一种17-7PH不锈钢弹簧钢丝的制备方法制备的不锈钢弹簧钢丝。
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