[发明专利]抗扭转分层且疲劳性能优异的特高强度钢丝的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及低滚动阻力轮胎用特高强度钢帘线用钢丝的制备方法。

背景技术

汽车行驶中能量会被各种阻力所消耗，其中约20%被轮胎滚动阻力所消耗。在此情况下，2009年欧盟颁布了两项轮胎新法规，即EC661/2009和EC1222/2009（以下简称轮胎标签法），对轮胎的滚动阻力、湿路面抓着性及道路通过提出了更高的要求。已经于2012年11月起开始执行的轮胎标签法将进一步推动低滚动阻力轮胎的开发。

市场对更轻质量轮胎的需求推动着钢帘线用钢丝的强度不断提高，其强度也由普通强度、高强度向超高强度和极高强度方向发展，通过采用更高强度的钢帘线，可确保轮胎在一定强度的情况下，不仅能够降低帘布中钢帘线的用量，同时也能够降低胶料的消耗，实现了降低轮胎的自重，从而降低了轮胎的滚动阻力，达到节省油耗，并减少二氧化碳排放的目的。钢帘线中钢丝的强度等级，按照ISO17832:2009中的要求，单根钢丝的强度可由以下的公式定义（强度单位：MPa；钢丝直径单位：mm）。

普通强度：钢丝抗拉强度值=3275-2000*钢丝直径值；

高强度：  钢丝抗拉强度值=3650-2000*钢丝直径值；

超高强度：钢丝抗拉强度值=4000-2000*钢丝直径值；

特高强度：钢丝抗拉强度值=4350-2000*钢丝直径值；

具有层片状珠光体组织的钢丝既具备较高的加工硬化率，拉拔变形后可获得更高的强度，同时又有良好的塑性，在大变形量的拉拔过程中不至于断裂。实现钢丝高强度化的基本方法是利用冷拔的加工硬化，在保证钢丝强度的同时，还需确保其韧性。钢丝的韧性一般是以在扭转试验中的扭转次数及其断裂形态来评价的。强度高而韧性高的扭转断口为平断口，见图1。强度高而韧性低的单丝在整个长度上扭转变形的最初阶段，就沿拉拔方产生了分层的纵裂，见图2，阻碍着钢丝高强度化的发展。扭转分层的钢丝在后续钢丝制品的捻制成形中，如钢帘线，也还会发生捻制频繁断丝现象，影响生产正常进行。即使捻制过程中不断丝，捻制的成品钢帘线疲劳性能也比较低下，给轮胎的安全使用带来隐患，扭转分层已经成为制约高碳钢丝实现高强度化的最大障碍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗扭转分层且疲劳性能优异的特高强度钢丝的制备方法。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

抗扭转分层且疲劳性能优异的特高强度钢丝的制备方法，包括以下步骤：

①、干拉：将Φ5.5mm碳含量为0.90%-1.20%的热轧线材表面进行除鳞、酸洗、涂硼、烘干，然后干式拉拔至1.80mm-2.2mm；

②、索氏体化热处理：将步骤①中的拉拔线材进行索氏体化热处理；

③、电镀铜锌合金：将步骤②中的线材进行先镀铜后镀锌，并在500℃-600℃下进行热扩散；

④、湿拉：将步骤③中的线材按直径总压缩率为96%-98%，并且采用前高后低压缩率的分配方法逐步分级湿拉至成品钢丝；成品钢丝的直径d为0.20mm-0.40mm。

所述的成品钢丝的抗拉强度不低于（4350-2000×d）MPa。

所述的步骤②中，索氏体化热处理后的线材抗拉强度不低于1350+6×{（[C]%-0.90%）×100} Mpa，索氏体率不低于92%。

所述步骤③中，线材电镀铜锌合金的镀层厚度为0.5-2.5μm，镀层中铜含量为61%-70%，其余为Zn。

所述步骤④中，湿拉最后一道次线材的压缩率控制在2%以下。在钢丝的成形过程中，使钢丝在最后一道次时发生微小的拉拔变形，这有利于改善钢丝内部的应力状态，从而提高冷拉钢丝的扭转性能，提高钢丝的疲劳寿命。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

本发明制备的特高强度钢丝强度高、韧性好、抗扭转分层且疲劳性能优异，100d扭转次数不低于30次/360°，且扭转测试后的断口为平断口，即扭转不分层。该制备方法有效的控制了钢丝的扭转分层，确保满足钢丝的强度要求和韧性要求。在钢丝的成形过程中，使钢丝在最后一道次时发生微小的拉拔变形，这有利于改善钢丝内部的应力状态，从而提高冷拉钢丝的扭转性能，提高钢丝的疲劳寿命，较好的满足了低滚动阻力轮胎用特高强度钢帘线的制造要求。

附图说明

图1为线材扭转测试平断口的照片；

图2为线材扭转测试分层断口的照片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。